История развития ЭВМ

29 Апрель, 2020

Абак и его «родственники»

Абак (Древний Рим) – V-VI в.

Суан-пан (Китай) – VI в.

Соробан (Япония) XV-XVI в.

Счеты (Россия) – XVII в.

«Паскалина» (1642)

’

Блез Паскаль (1623 - 1662)

• машина построена!
• зубчатые колеса
• сложение и вычитание 8-разрядных чисел
• десятичная система

Машина Лейбница (1672)

Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716)

• сложение, вычитание, умножение , деление !
• 12-разрядные числа
• десятичная система

Арифмометр «Феликс» (СССР, 1929-1978) – развитие идей машины Лейбница

Машины Чарльза Бэббиджа

Разностная машина (1822)

Аналитическая машина (1834)

• «мельница» (автоматическое выполнение вычислений)
• «склад» (хранение данных)
• «контора» (управление)
• ввод данных и программы с перфокарт
• ввод программы «на ходу»

Ада Лавлейс

(1815-1852)

первая программа – вычисление

чисел Бернулли (циклы, условные переходы)

1979 – язык программирования Ада

Марк- I (1944)

Разработчик – Говард Айкен (1900-1973)

Первый компьютер в США:

• длина 17 м, вес 5 тонн 75 000 электронных ламп 3000 механических реле сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд
• длина 17 м, вес 5 тонн
• 75 000 электронных ламп
• 3000 механических реле
• сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд

Марк- I (1944)

Хранение данных на бумажной ленте

А это – программа…

Поколения компьютеров

I . 1945 – 1955

электронно-вакуумные лампы

• электронно-вакуумные лампы

II . 19 5 5 – 19 6 5

транзисторы

• транзисторы

III . 19 6 5 – 19 80

интегральные микросхемы

• интегральные микросхемы

IV . с 1980 по …

большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

• большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

I поколение (1945-1955)

• на электронных лампах

• быстродействие 10-20 тыс. операций в секунду
• каждая машина имеет свой язык
• нет операционных систем
• ввод и вывод: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты

ЭНИАК (1946)

E lectronic N umerical I ntegrator A nd C omputer

Дж. Моучли и П. Эккерт

Первый компьютер общего назначения на электронных лампах:

• длина 26 м, вес 3 5 тонн сложение – 1/5000 сек, деление – 1 /300 сек десятичная система счисления 10-разрядные числа
• длина 26 м, вес 3 5 тонн
• сложение – 1/5000 сек, деление – 1 /300 сек
• десятичная система счисления
• 10-разрядные числа

Компьютеры С.А. Лебедева

1951. МЭСМ – малая электронно-счетная машина

• 6 000 электронных ламп 3 000 операций в секунду двоичная система
• 6 000 электронных ламп
• 3 000 операций в секунду
• двоичная система

1952. БЭСМ – большая электронно-счетная машина

• 5 000 электронных ламп 10 000 операций в секунду
• 5 000 электронных ламп
• 10 000 операций в секунду

II поколение (1955-1965)

• на полупроводниковых транзисторах (1948, Дж. Бардин , У. Брэттейн и У. Шокли )

• 10-200 тыс. операций в секунду

• первые операционные системы
• первые языки программирования : Фортран (1957), Алгол (1959)
• средства хранения информации: магнитные барабаны, магнитные диски

II поколение (1955-1965)

1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702

196 5-1966 . БЭСМ- 6

• 60 000 транзисторов 200 000 диодов 1 млн. операций в секунду память – магнитная лента, магнитный барабан работали дл 90-х гг.
• 60 000 транзисторов
• 200 000 диодов
• 1 млн. операций в секунду
• память – магнитная лента, магнитный барабан
• работали дл 90-х гг.

III поколение (1965-1980)

• на интегральных микросхемах (1958, Дж. Килби )
• быстродействие до 1 млн. операций в секунду
• оперативная памяти – сотни Кбайт

• операционные системы – управление памятью, устройствами, временем процессора

• языки программирования Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт ), Си (1972, Д. Ритчи )

• совместимость программ

Мэйнфреймы IBM

большие универсальные компьютеры

1964. IBM/360 фирмы IBM.

• кэш-память конвейерная обработка команд операционная система OS/360 1 байт = 8 бит (а не 4 или 6!) разделение времени
• кэш-память
• конвейерная обработка команд
• операционная система OS/360
• 1 байт = 8 бит (а не 4 или 6!)
• разделение времени

1970. IBM/370

1990. IBM/390

дисковод

принтер

IV поколение (с 1980 по …)

• компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах ( БИС , СБИС )

• суперкомпьютеры
• персональные компьютеры

• появление пользователей- непрофессионалов , необходимость «дружественного» интерфейса
• более 1 млрд . операций в секунду
• оперативная памяти – до нескольких гигабайт

• многопроцессорные системы

• компьютерные сети

• мультимедиа (графика, анимация, звук)

Первый микрокомпьютер

1974. Альтаир-8800 ( Э. Робертс )

• комплект для сборки процессор Intel 8080 частота 2 МГц память 256 байт
• комплект для сборки
• процессор Intel 8080
• частота 2 МГц
• память 256 байт

1975. Б. Гейтс и П. Аллен транслятор языка Альтаир-Бейсик

V поколение (проект 1980-х, Япония)

Цель – создание суперкомпьютера с функциями искусственного интеллекта

• обработка знаний с помощью логических средств (язык Пролог ) сверхбольшие базы данных использование параллельных вычислений распределенные вычисления голосовое общение с компьютером постепенная замена программных средств на аппаратные
• обработка знаний с помощью логических средств (язык Пролог )
• сверхбольшие базы данных
• использование параллельных вычислений
• распределенные вычисления
• голосовое общение с компьютером
• постепенная замена программных средств на аппаратные

Проблемы :

• идея саморазвития системы провалилась неверная оценка баланса программных и аппаратных средств традиционные компьютеры достигли большего ненадежность технологий израсходовано 50 млрд. йен
• идея саморазвития системы провалилась
• неверная оценка баланса программных и аппаратных средств
• традиционные компьютеры достигли большего
• ненадежность технологий
• израсходовано 50 млрд. йен

29 Апрель, 2020

Человек постарался передать компьютеру не свои физические, а свои интеллектуальные способности, т.е. возможность работы с информацией .

По своему назначению компьютер — это универсальное техническое средство для работы с информацией .

По принципам своего устройства компьютер — это модель человека, работающего с информацией

Имеются четыре основных компонента информационной функции человека:

• прием (ввод) информации;
• запоминание информации (память);
• процесс мышления (обработка информации);
• передача (вывод) информации.

Компьютер включает в себя устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека:

• устройства ввода,
• устройства запоминания (память),
• устройство обработки (процессор),
• устройства вывода.

«ум компьютера» ≠ ум человека

Хоть компьютер и похож на человека по принципу своего устройства, но нельзя отождествлять «ум компьютера» с умом человека. Важное отличие в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программой , человек же сам управляет своими действиями.

Таким образом, программный принцип работы компьютера , состоит в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе.

Программа – это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации.

Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе.

Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными. Во время выполнения программы она находится во внутренней памяти.

Схема устройства компьютера:

Принципы фон Неймана

Схема устройства компьютера впервые была предложена в 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом. Дж. фон Нейман сформулировал основные принципы работы ЭВМ, которые во многом сохранились и в современных компьютерах.

Принципы фон-Неймана:

• Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности.
• Принцип адресности. Основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору времени доступна любая ячейка. Наиболее оптимальным оказываются 8-битные ячейки.
• Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.