История развития средств вычислительной техники (Ручной этап)

Содержание:

Введение

Средства вычислительной техники применяются для автоматизации работы с данными. Для начала дадим определение, что же такое вычислительная техника:

Вычислительная техника (ВТ) − это совокупность устройств, предназначенных для автоматизированной обработки данных.

В данной работе будет рассмотрена история развития средств вычислительной техники, которая поможет понять и углубиться в сущность и значение ЭВМ.

Актуальность – знание истории развития средств вычислительной техники – является неотъемлемым элементом компьютерной культуры. Изучение истории вычислительной техники способствует формированию мировоззрения человека. Современный специалист обязан знать историю своей отрасли, место и роль вычислительной техники в истории развития цивилизации.

Любая сфера деятельности не обходится без применения средств вычислительной техники. Компьютер все чаще и чаще заменяет человека. Одна машина способна повысить производительность предприятия в разы. Представить современный мир без вычислительной техники довольно сложно. Развитие вычислительной техники связано, прежде всего, со стремлением человечества облегчить себе жизнь, а именно - автоматизировать большие объёмы вычислений. Для того, чтобы лучше понять устройство современной вычислительной техники, необходимо изучить основы данного направления.

Основная цель курсовой работы – познакомиться с историей развития средств вычислительной техники.

Задачи - изучить основные этапы развития средств вычислительной техники; показать значимость изобретения каждого вида вычислительной техники для человека; изучить поколения ЭВМ; выявить отличительные особенности различных поколений ЭВМ.

Основная часть

1 Этапы развития средств вычислительной техники

Историю развития вычислительной техники подразделяют на четыре этапа:

• ручной ( с древних времен до середины XVII в.);
• механический (с середины XVII в. до конца XIX в.);
• электромеханический (с конца XIX в. до 40-х гг. XX в.);
• электронный (с 40-х гг. XX в. по настоящее время).

Далее в своей работе я подробно опушу каждый этап развития Вычислительной техники.

1.1 Ручной этап

Считать люди начали раньше, чем писать. Объемы вычислений постоянно возрастали. Человек развивался, новые знания требовали и новых подходов в счете. Ручной этап начался на заре человеческой эпохи, в этот период возникли основы счёта. Ручной этап продолжался до середины XVII столетия.

Для вычислений применяли всевозможные средства, которые можно классифицировать следующим образом:

• примитивные средства;
• первые приспособления;
• первые приборы.

Первым примитивным счетным устройством человека были его пальцы. Люди могли считать до 5 или 10 и это им вполне хватало. У этого устройства можно отметить несколько достоинств: простота, надежность, всегда под рукой. Но есть и существенный минус – неудобство хранения результатов. Известны народы, у которых единицами счёта были не пальцы, а их суставы. Со временем, счет на пальцах, заменили на перекладывание камней. Камни складывали в пирамидки по десять камней. Разные народы заменяли камни на более доступные для них предметы – ракушки, бобы…

Для учета и сбора налогов в средние века пользовались деревянными палочками с зарубками (бирки). Бирка разрезалась на две продольные части, одна оставалась у крестьянина, другая - у сборщика налогов.

К простейшим приспособлениям для счета можно отнести узелки на веревках.

Приспособления для счета развивались медленно, так как необходимость в развитии счета отсутствовала, да и обмен опытом был затруднен.

Около 3000 лет назад (V век до нашей эры), в Египте для счета стали использовать первый счетный прибор — абак, с которого и началось развитие вычислительной техники.

Именно с появления данного устройства начинается домеханический период.

Древнегреческий абак – дощечка, посыпанная морским песком. На песке проходились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единица, другая - десяткам и т.д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующем разряде.

Римляне усовершенствовали абак, перейдя от деревянных досок, песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками (рис. 1).

Рис.1 Абак

В древнем Риме Абак назывался CALCULI, или ABACULI, и изготовлялся из бронзы, камня, слоновой кости или цветного стекла. Слово CALCULUS означает «галька», «голыш». От этого слова произошло позднейшее латинское CALCULATORE (вычислять) и наше - «калькуляция».

В VI веке нашей эры, появились китайские счеты суан-пан (китайский абак). Суан-пан перегорожена линейкой на две неравные части: в большом отделении («земля») на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в меньшем («небо») - по две. Таким образом, для того чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд единиц. Что характерно, при счете косточки не снимались с поля, их нужно было просто сдвинуть в сторону соседнего поля.

Математические действия были уже более разнообразные, с помощью китайского аббата можно было делить, извлекать корни (квадратные и кубические), выполнять действия с дробями.

Существовал также японский абак, абак ацтеков, абак Герберта, английский абак и многие другие.

На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. На рубеже XVI-XVII вв. появился русский абак – счеты. Они тоже имеют свой период развития, принимали различные формы. Счеты, точнее их вид, который мы привыкли видеть, появился в начале XVII века.

Конечно, все, вышеперечисленные предметы, сложно назвать вычислительными машинами. К тому же, с помощью абака, достаточно сложно выполнять деление и умножение.

Революцию в области механизации умножения и деления совершил Джон Непер.

Большой вклад внес шотландец Джон Непер (1550-1617), теолог, математик и изобретатель. Непер придумал в 1617 г. способ перемножения и деления чисел, заменив их сложение и вычитание - «костяшки Непера» (или «палочки Непера»). Для того, чтобы выполнить умножение, необходимо взять основной брусок и брусок, в верхнем квадрате которого был записан один из множителей. Затем бруски располагались так, чтобы их края совпали. В том квадрате, который располагался на одной линии со вторым множителем, из основного бруска складывались два находившихся там числа, при этом число, располагавшееся левее, обозначало десятки, а правое – единицы.

Эти палочки, как и сам метод, быстро получили широкое распространение в Европе и были одно время даже более популярны, чем логарифмы - главное изобретение Непера. В XVI и XVII в.в. в Европе появилась множество модификаций палочек Непера (рис.2).

Рис.2 Палочки-Непера

В 1654 году англичанин Роберт Биссакер предложил конструкцию прямоугольной логарифмической линейки, которая сохранилась до нашего времени. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции. Над созданием логарифмической линейки также трудились: Исаак Ньютон, Джон Робертсон, Амедей Маннхейм.

Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.

1.2 Механический этап

Механический этап начался в середине XVII и длился почти до конца XIX столетия. Уровень развития науки в этот период сделал возможным создание механических устройств, выполняющих основные арифметические действия и автоматически запоминающих старшие разряды.

На протяжении сотен лет устройство, создававшееся для облегчения выполнения вычислительных операций, по принципу действия были так же просты, как счеты. Однако в начале 17 века, когда математика стала играть ключевую роль в науке, специалисты в области физики и астрономии столкнулись с необходимостью произведения сложных и громоздких вычислений. Потребность в более совершенных вычислительных инструментах становилась все более очевидной.

Требовались машины, которые были бы способны выполнять большой объем вычислений с высокой точностью и за малое время. Другими словами, это должны были быть машины, делающие процесс вычислений достаточно простым и экономящие время.

В дневниках гениального итальянца Леонардо да Винчи (1452-1519) уже в наше время был обнаружен ряд рисунков, которые оказались эскизным наброском суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13-разрядные десятичные числа.

Специалисты известной американской фирмы IВМ воспроизвели машину в металле и убедились в полной состоятельности идеи ученого. Его суммирующую машину можно считать изначальной вехой в истории цифровой вычислительной техники. Это был первый цифровой сумматор, своеобразный зародыш будущего электронного сумматора - важнейшего элемента современных ЭВМ, пока еще механический, очень примитивный (с ручным управлением).

В 1642 г. 19-летний Блез Паскаль, на тот момент еще мало кому известный, создает действующую суммирующую машину («Паскалину») - более компактное суммирующее устройство, которое стало первым в мире механическим калькулятором (рис. 3).

С помощью Паскалины можно было суммировать десятичные числа, она производила переносы единиц в следующий десятичный разряд автоматически, раньше эту работу мог делать только человек.

Машина напоминала по форме длинный сундучок. Она была достаточно громоздка, имела несколько специальных рукояток, при помощи которых осуществлялось управление, ряд маленьких колес с зубьями.

Для суммирования чисел нужно было повернуть соответствующие наборныи колесики на «паскалине».

Каждое колесико с нанесёнными на него делениями от 0 до 9 соответствовало одному десятичному разряду числа - единицам, десяткам, сотням и т.д. Избыток над 9 колесико «переносило», совершая полный оборот и продвигая соседнее слева «старшее» колесико на единицу вперёд.

Рис.3. Паскалина

Основные идеи Паскаля:

1. Представление чисел углом поворота счетных колес: каждому числу от 0 до 9 соответствовал свой угол.

2. Автоматический перенос десятков.

Потребовалось свыше 50 лет для создания более совершенного устройства, чем машина Паскаля. Отсутствие прибора, позволяющего быстро осуществлять сложные вычисления, привело к тому, что многие поставленные эксперименты так и не были завершены, а те, которые все-таки удалось завершить, потребовали месяцы и даже годы.

В 1673 году, Лейбниц создал механический калькулятор (арифмометр), выполняющий сложение, вычитание, умножение и деление чисел (рис. 4).

В отличие от Паскаля Лейбниц стал использовать цилиндры, а не колесики и приводы. На цилиндры были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел 9 рядов выступов или зубцов. При этом первый ряд содержал 1 выступ, второй - 2 и так вплоть до 9-го ряда, который содержал 9 выступов. Цилиндры были подвижными и приводились в определенное положение оператором. Этот цилиндр впоследствии получил название «ступенчатого валика».

Рис.4 Машина Лейбница

В 1802 г. французский ткач и механик Жозеф Мари Жаккар (1752-1834) создал первый образец машины, управляемой введением в нее информации (рис.5).

Его машина, облегчила процесс производства тканей со сложным изготовлении такой ткани нужно опустить каждую из ряда нитей, ткацкий станок протягивает между поднятыми и пущенными нитями другую нить. Затем каждая из нитей опускается или поднимается в определенном порядке и станок снова пропускает через них нить. Этот процесс многократно повторяется до тех пор, пока не будет получена нужная длина ткани с узором.

Для задания узора на ткани Жаккар использовал ряды отверстий на картах. Если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Карта закреплялась на станке в устройстве, которое могло обнаруживать отверстия на карте. Это устройство с помощью щупов проверяло каждый ряд отверстий на карте. Информация на карте управляла станком.

Рис.5

Чарльз Ксавьер Томас (1785-1870) в 1820г. создал первый механический калькулятор, который мог не только складывать и умножать, но и вычитать и делить. Бурное развитие механических калькуляторов привело к тому, что к 1890 году добавился ряд полезных функций: запоминание промежуточных результатов с использованием их в последующих операциях, печать результата и т.п. Создание недорогих, надежных машин позволило использовать их для коммерческих целей и научных расчетов.

Завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств (механического типа) сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791-1871).

Бэббидж, является первым автором идеи создания вычислительной машины, которая в наши дни называется компьютером.

В 1822 году Чарльз Бэббидж построил счетное устройство, способную производить арифметические операции с точностью до шестого знака после запятой. Первая спроектированная Бэббиджем машин, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Она высчитывала таблицы логарифмов методом постоянной дифференциации и заносила результаты на металлическую пластину. Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шести цифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Затем он ставит задачу шире   и продвинутую версию - вычислять производные второго порядка.

Аналитическую машину Бэббиджа построили энтузиасты из Лондонского музея науки (рис.6). Она состоит из четырех тысяч железных, бронзовых и стальных деталей и весит три тонны.

Рис.6 Аналитическая машина Бэббиджа

Правда, пользоваться ею очень тяжело - при каждом вычислении приходится несколько сотен (а то и тысяч) раз крутить ручку автомата. Числа записываются (набираются) на дисках, расположенных по вертикали и установленных в положения от 0 до 9. Двигатель приводится в действие последовательностью перфокарт, содержащих инструкции (программу).

Друг Бэббиджа, Ада Августа Байрон Кинг, графиня Лавлейс (1815 – 1852) – дочь лорда Байрона,  показала, как можно использовать аналитическую машину, машину для выполнения ряда конкретных вычислений. Она писала программы и составила также описание принципов работы машины.

Чарльза Бэббиджа считают изобретателем компьютера, а Аду Лавлейс называют первым программистом компьютера. Многими понятиями, введенными Адой Лавлейс в описаниях тех первых в мире программ, широко пользуются современные программисты.

В честь первого в мире программиста назван один из самых совершенных и современных языков компьютерного программирования – Ada.

1.3 Электромеханический этап

Электромеханический этап, пожалуй, самый не продолжительный в истории развития вычислительной техники. Он длился всего около 60 лет. Это промежуток между изобретением в 1887 году первого табулятора до 1946 года, когда возникла самая первая ЭВМ (ENIAC). Новые машины, действие которых основывалось на электроприводе и электрическом реле, позволяли производить вычисления со значительно большей скоростью и точностью, однако процессом счёта по-прежнему должен был управлять человек.

В 1930 году американец Ванновар Буш создал дифференциальный анализатор. В действие его приводило электричество, а для хранения данных использовались электронные лампы. Эта машина способна была быстро находить решения сложных математических задач. Ещё через шесть лет английским учёным Аланом Тьюрингом была разработана концепция машины, ставшая теоретической основой для нынешних компьютеров. Она обладала всеми главными свойствами современного средства вычислительной техники: могла пошагово выполнять операции, которые были запрограммированы во внутренней памяти. Спустя год после этого Джордж Стибиц, учёный из США, изобрёл первое в стране электромеханическое устройство, способное выполнять двоичное сложение. Его действия основывались на булевой алгебре – математической логике, созданной в середине XIX века Джорджем Булем: использовании логических операторов И, ИЛИ и НЕ.

Каждый последующий этап развития вычислительной техники включал в себя все более сложные разработки и изобретения.

Среди наиболее известных изобретений электромеханического периода можно отметить: статистический табулятор, построенный американцем Германом Холлеритом для ускорения обработки результатов переписи населения, которая проводилась в США в 1890 г.

1.4 Электронный этап

В силу физико-технической природы релейная вычислительная техника не позволяла существенно повысить скорость вычислений; для этого потребовался переход на электронные безинерционные элементы высокого быстродействия.

Предпосылки создания ЭВМ.

Математические:

- двоичная система счисления;

- алгебра логики, разработанная Дж. Булем.

Алгебраические - абстрактная машина Тьюринга.

Технические – развитие электроники.

Теоретические – результаты работ К. Шеннона, соединившего электронику и логику.

В 1884 г. Эдисон описал открытое им явление термоэлектронной эмиссии, в 1897 году немецкий физик Браун изобрел электронно-лучевую трубку, в 1918 году Бонч-Бруевич изобрел ламповый триггер. Как видно электронные устройства достаточно хорошо были развиты к тому времени, как появились первые автоматические вычислительные машины.

Первой ЭВМ можно считать английскую машину Colossus, созданную в 1943 году при участии Алана Тьюринга. Машина содержала около 2000 электронных ламп и обладала достаточно высоким быстродействием, однако была узкоспециализированной.

Основные устройства машины Тьюринга:

- контрольный модуль;

- читающая и пишущая головки.

Первой ЭВМ принято считать машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), созданную в США в конце 1945 года. Первоначально предназначенная для решения задач баллистики, машина оказалась универсальной, т.е. способной решать различные задачи.

Еще до начала эксплуатации ENIAC Джона Моучли и Преспера Эккерт по заказу военного ведомства США приступили к проекту над новым компьютером EDVAC (Electronic Discrete Automatic Variable Computer), который был совершеннее первого. В этой машине была предусмотрена большая память (на 1024 44-битных слов; к моменту завершения была добавлена вспомогательная память на 4000 слов для данных), предназначенная как для данных, так и для программы.

Компьютер EDSAC положил начало новому этапу развития вычислительной техники - первому поколению универсальных ЭВМ

Электронный этап начался во второй половине прошлого столетия и продолжается в наши дни. Это история шести поколений электронно-вычислительных машин – от самых первых гигантских агрегатов, в основе которых лежали электронные лампы, и до сверхмощных современных суперкомпьютеров с огромным числом параллельно работающих процессоров, способных одновременно выполнить множество команд. средства вычислительной техники

2 Характеристика поколений ЭВМ

Начиная с 1950 года, каждые 7-10 лет кардинально обновлялись конструктивно-технологические и программно-алгоритмические принципы построения и использования ЭВМ. В связи с этим правомерно говорить о поколениях вычислительных машин. Условно каждому поколению можно отвести 10 лет.

Основные признаки деления ЭВМ на поколения:

1. Элементная база.

2. Быстродействие.

3. Емкость памяти.

4. Способы управления и переработки информации.

2.1 Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы

Логические схемы создавались на дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки. В качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.

Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины и "умирали" вместе с этими моделями.

В середине 1950-х годов появились машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования (ЯСК), позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа.

ЭВМ, начиная от UNIVAC и заканчивая БЭСМ-2 и первыми моделями ЭВМ "Минск" и "Урал", относятся к первому поколению вычислительных машин.

Особенности ЭВМ первого поколения:

- электронно-вакуумные лампы;

- 10-20 тыс. операций в секунду;

- 2 Кбайта оперативной памяти;

- трудоемкий процесс программирования в машинных кодах;

- устройства вывода информации на магнитные ленты, перфокарты, перфоленты;

- эксплуатация ЭВМ очень сложная из-за низкой надежности;

- огромные габариты;

- режим работы – круглосуточный;

- большая численность персонала на одну ЭВМ;

- высокие затраты на ЭВМ.

2.2 Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы

Логические схемы строились на дискретных полупроводниковых и магнитных элементах. В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом. Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках и на флоппи-дисках - промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

В 1964 году появился первый монитор для компьютеров - IBM 2250. Это был монохромный дисплей с экраном 12 х 12 дюймов и разрешением 1024 х 1024 пикселов. Он имел частоту кадровой развертки 40 Гц.

Создаваемые на базе компьютеров системы управления потребовали от ЭВМ более высокой производительности, а главное - надежности. В компьютерах стали широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля.

В машинах второго поколения были впервые реализованы режимы пакетной обработки и телеобработки информации.

Первой ЭВМ, в которой частично использовались полупроводниковые приборы вместо электронных ламп, была машина, созданная в 1951 году.

В начале 60-х годов полупроводниковые машины стали производиться и в СССР.

Особенности ЭВМ второго поколения:

- применение транзисторов;

- печатные платы и навесной монтаж;

- более высокое быстродействие;

- объем ОП увеличен в сотни раз;

- размеры существенно уменьшены – стойки немного выше человеческого роста;

- применение языков программирования высокого уровня;

- уменьшение затрат электроэнергии и увеличение надежности.

2.3 Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы

Логические схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.

В оперативных запоминающих устройствах использовались миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве внешних запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители.

Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.

Начиная с момента широкого использования интегральных схем в компьютерах, технологический прогресс в вычислительных машинах можно наблюдать, используя широко известный закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной микросхеме удваивается через каждые 1,5 года.

Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть системами.

В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной - видеомонитор, или дисплей.

Большое внимание уделено повышению надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хеммин-га и циклические коды).

2.4 Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы

Революционным событием в развитии компьютерных технологий 4-го поколения машин стало создание больших и сверхбольших интегральных схем, персонального компьютера и микропроцессора.

Техника четвертого поколения породила качественно новый элемент ЭВМ – микропроцессор. В 1971 году пришли к идее ограничить возможности процессора, заложив в него небольшой набор операций, микропрограммы которых должны быть заранее введены в постоянную память. Оценки показали, что применение постоянного запоминающего устройства в 16 килобит позволит исключить 100200 обычных интегральных схем. Так возникла идея микропроцессора, который можно реализовать даже на одном кристалле, а программу в его память записать навсегда. В то время в рядовом микропроцессоре уровень интеграции соответствовал плотности, равной примерно 500 транзисторам на один квадратный миллиметр, при этом достигалась очень хорошая надежность.

Компьютерный рынок стремительно стал меняться к середине 70-х годов. Сформировались две концепции развития ЭВМ: и персональные ЭВМ.

Среди больших машин четвертого поколения на сверхбольших интегральных схемах выделялись американские модели «Крей-1» и «Крей-2», среди советских моделей стоит отметить «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2». Развитие представленных машин проходило параллельно – в 1976 году, а также представленные модели относятся к категории суперкомпьютеров. Для технологий того времени они имеют предельно достижимые характеристики и очень высокую стоимость.

Многопроцессорный вычислительный комплекс Эльбрус-1 выпущен в 1979 году, он включал в себя 10 процессоров и базировался на схемах средней интеграции. В данной машине советские ученые, создали симметричную многопроцессорную систему с общей памятью, тем самым опередили американцев. Принципы построения системы команд ЦП «Эльбрусов» похожи на систему команд машин компании Burroughs, считающейся нетрадиционной. Эльбрус-1 обеспечивал быстродействие от 1,5 млн. до 10 млн. оп/с; Эльбрус-2 – более 100 млн. оп/с.

Данные модели включали в себя ряд революционных новшеств, которые появились в советских машинах раньше, чем на западе, это:

• суперскалярность процессорной обработки;
• симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью;
• реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных.

Особое внимание уделяли операционной системе для многопроцессорных комплексов. Важнейшей задачей этой ОС было управление параллельно выполняющимися процессами и их синхронизация.

Логические интегральные схемы в компьютерах создавались на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений.

Оперативная память строилась на интегральных CMOS-транзисторных схемах, при этом непосредственно запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком) этих транзисторов.

Несмотря на то, что персональные компьютеры относятся к ЭВМ четвертого поколения, возможность их широкого распространения, несмотря на достижения технологии СБИС, оставалась бы достаточно небольшой.

В 1970 году был сделан значительный шаг на пути к персональному компьютеру – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intеl сконструировал интегральную схему, аналогичную по своему функционалу центральному процессору большого компьютера. Таким образом появился первый микропроцессор Intеl 4004 , выпущенный в продажу в 1971 г. Появление данного микропроцессора стало огромным шагом в развитии вычислительной техники, так как размер Intеl 4004 составлял менее 3 см и был производительнее гигантских машин 1-го поколения.

В 1972 году появился 8-битный микропроцессор Intel 8008, размер его регистров соответствовал стандартной единице цифровой информации – байту. Процессор Intel 8008 являлся простым развитием Intel 4004.

В 1974 году создан гораздо более интересный микропроцессор Intel 8080 . С самого начала разработки микропроцессор Intel 8080 закладывался как 8-битный чип. У него было более широкое множество микрокоманд (множество микрокоманд 8008 было расширено). Это был первый микропроцессор, который мог делить числа. До конца 70-х годов микропроцессор Intel 8008 стал стандартом в микрокомпьютерной индустрии.

В конце 70-х годов распространение ПК привело к снижению спроса на большие компьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IВМ, которая являлась ведущей компанией по производству больших компьютеров. В связи с этим, в 1979 году IВМ решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

В качестве основного микропроцессора компьютера выбрали новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intе1 8088, использование которого, позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера. Прежде всего, это связано с тем, что новый микропроцессор позволял работать с 1 Мб памяти, в то время, как остальные компьютеры были ограничены 64 Кб. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм. Разработкой программного обеспечения занималась, небольшая тогда еще фирма Microsoft. В 1981 году появилась первая версия операционной системы для компьютера IBM РС – MS DOS 1.0. По мере совершенствования компьютеров IВМ РС выпускались новые версии DOS, которые учитывали новые возможности компьютеров и предоставляли дополнительные удобства пользователю.

В 1993 году появились первые процессоры Pentium с частотой 60 МГц и 66 МГц – это были 32-разрядные процессоры с 64-битной шиной данных. Pentium имел 3,1 млн. транзисторов, и был изготовлен по технологии 0,8 мкм; питание 5В. От 486-го его принципиально отличается суперскалярной архитектурой – способностью за один такт выпускать до двух инструкций. Высокая цена сдерживала интерес покупателей к данному процессору.

7 июня 1998 компания Intel представила процессор Celeron с тактовой частотой 300 МГц. Соответственно, это позволило снизить цену на ранее выпускавшуюся модель 266 МГц..

6 октября 1998 года корпорация Intel анонсировала самую быстродействующую версию процессора Pentium® II Xeon™ с тактовой частотой 450 МГц, предназначенную для двухпроцессорных (двухканальных) серверов и рабочих станций. Новая модель на 450 МГц обеспечивает наивысший в отрасли уровень производительности благодаря увеличенной емкости и быстродействию кэш-памяти 2-го уровня (L2), возможности установки нескольких процессоров, а также наличию системной шины, работающей на частоте 100 МГц. Тандем высокой производительности процессора Pentium II Xeon с системной масштабируемостью выводит показатель соотношения «производительность/цена» на уровень, не имеющий аналогов на рынке двухканальных серверов и рабочих станций. Набор микросхем 440GX AGPset для серверов и рабочих станций, обеспечивающий возможность установки одного или двух процессоров, поддерживает до 2 Гб системной памяти и быструю графическую шину AGP.

2.5 Пятое поколение ЭВМ.

Основную концепцию ЭВМ пятого поколения кратко можно сформулировать следующим образом:

• компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;
• компьютеры с сотнями параллельно работающих процессоров, которые позволяют строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

ЭВМ пятого поколения - это ЭВМ будущего.

Стоит отметить, что программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Рассчитывали, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые ЭВМ, нацеленные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и нововведений в конструкции компьютеров предполагали вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки - хранение и обработка знаний. Для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на «почти естественном» языке, что от них требуется.

Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры.

Разработка вычислительных машин пятого поколения требует решения совершенно других задач, в отличии от всех прежних ЭВМ. Перед разработчиками ЭВМ с первого по четвертое поколения приоритетными задачами являлись - увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то для разработчиков ЭВМ V поколения основной задачей является создание искусственного интеллекта машины, развитие «интеллектуализации» компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером.

Японский проект ЭВМ пятого поколения, к сожалению, повторил судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены зря, проект закрыт, а разработанные устройства по производительности оказались не выше массовых систем того времени. Однако, проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт по методам представления знаний и параллельного логического вывода существенно помогли прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом.

К примеру, уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, узнавать пользователя по голосу, воспринимать человеческий голос, осуществлять перевод с одного языка на другой. Все это обеспечивает легкое и полноценное общение с вычислительной техникой, даже тем пользователям, которые не имеют специальных знаний в этой области.

Достижения, сделанные в области искусственного интеллекта, используют в промышленности и деловом мире. Экспертные системы и нейронные сети эффективно используются для задач классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и т.д.). Учитывая скорость развития средств вычислительной техники, можно с уверенность сказать, что и в области искусственного интеллекта в скором времени произойдут глобальные перемены.

Заключение

Роль вычислительной техники в современном мире постоянно возрастает. Деятельность, как отдельного человека, так и организации в целом, в большей степени зависит от их владения информацией и способности данную информацию качественно обрабатывать и применять в своих интересах. Качество решения большинства задач зависит от проделанной работы. Важен не только этап получения информации, но и правильный ее анализ и формулировка полученных результатов, на основе проведенных исследований. Все это гораздо проще решить при наличии современных средств вычислительной техники. Так как объемы информации постоянно растут, необходим и своевременный уровень роста в развитии ЭВМ.

Изучение истории развития средств вычислительной техники позволяет познать значение ЭВМ в жизни человека. Эти знания помогают лучше разбираться в вычислительной технике и с легкостью воспринимать новые прогрессирующие технологии.

В представленной работе удалось показать с чего начиналось и как продолжается развитие средств вычислительной техники, какую важную роль играют ЭВМ в современном мире.

Как мы увидели, этапы развития вычислительной техники разделены по хронологическому принципу достаточно условно, так как развитие одних ЭВМ провоцировало, в свою очередь, развитие следующих.

Список литературы

1. Апокин И. А. История вычислительной техники. - М. : Наука ,
   1990. - 264
2. Белозеров О.И. Информатика: Учебное пособие. – Хабаровск: РИЦ ХГАЭП, 2008. – 131с.
3. Владимиров В. Развитие вычислительной техники // Домашний лицей. – 2003. - N 1. - С. 46-57.
4. Дятчин Н. И. История развития техники: учебное пособие. — М.: Феникс, 2001. —320с.
5. Зубов Ю. И. История создания цифровых электронных вычислительных машин // История науки и техники. – 2002. - N 1. - С. 2-11.
6. Казакова И. А. История вычислительной техники. — Пенза: Изд-во ПГУ, 2011. — 232с.
7. Кочеванова О. П. История развития вычислительной техники. — Исаклы: 2007. — 33с.
8. Красильникова В. А. Становление и развитие компьютерных технологий обучения: Монография. — ОГУ, Оренбург. М.: ИИО РАО, 2002. — 176 с
9. Ланина. Э. П. История развития вычислительной техники. — Иркутск: ИрГТУ, 2001. — 166с.
10. Норенков И. П. Краткая история вычислительной техники и информационных технологий. - М. : Новые технологии : Информ. технологии , 2005. - 32 с.
11. Парфенов П. С. История и методология информатики и вычислительной техники. — СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. — 141с.
12. Стрыгин В. В. Щарев Л. С. Основы вычислительной, микропроцессорной техники и программирования. — М.: Высшая школа, 1989. — 479с.,
13. Судаков В. А. История развития вычислительной техники. — Томск: ОЦИТ, 1998. — 28с.