История развития ВТ

История развития вычислительной техники

пальцы

Узлы на веревке, зарубки

Абак - это греческое слово, которое переводится как счетная доска.

суан-пан - китайский вариант абака

Потомком абака можно назвать и русские счеты. В России они появились на рубеже XVI - XVII веков. И до сих пор в нашей стране счеты можно увидеть не только в музеях.

Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи. Он был сделан в одном из его дневников (ученый начал вести дневник еще до открытия Америки в 1492 г.).

По его чертежам в наши дни американская фирма по производству компьютеров в целях рекламы построила работоспособную машину.

В 1623 г. через 100 с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи немецкий ученый Вильгельм Шиккард предложил свое решение той же задачи на базе шестиразрядного десятичного вычислителя, состоявшего также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления. Оба изобретения были обнаружены только в наше время и оба остались только на бумаге.

1642 год

Первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "паскалина" великого французского ученого Блеза Паскаля - 6-ти (или 8-ми) разрядное устройство, на зубчатых колесах, рассчитанное на суммирование и вычитание десятичных чисел.

Блез Паскаль

Деталь машины Паскаля

1823 год

Свое изобретение Бэббидж назвал «Аналитической машиной». Предполагалось, что машина будет действовать по программе, которая задавала бы последовательность выполнения операций и передачи чисел из памяти на устройство, позволяющее выполнять арифметические операции, и обратно. Программы должны были кодироваться и переноситься на перфокарты. Проект Бэббеджа опережал технические возможности того времени и не был реализован.

Чарльз Беббидж

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

Однако вычислительные программы для этой машины были созданы! Их составила дочь Джона Байрона герцогиня Ада Лавлейс , которая по праву считается первой женщиной-программистом .

Она также разработала принципы программирования, предусматривающие повторений одной и той же последовательности команд и выполнение этих команд при определенных условиях.

К сожалению, дочери Байрона в 36 лет не стало... Вместе с выдающимся интеллектом отец передал ей и эту страшную наследственность - раннюю смерть - поэт умер в таком же возрасте...

В ее честь назван язык программирования Ада.

В работе над проектом ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и калькулятор) под руководством Джона Моучли и  Джона Эккерта участвовало 200 человек. Весной 1945 года ЭВМ была построена, а в феврале 1946 года рассекречена. ENIAC, содержащий 178468 электронных ламп шести различных типов, 7200 кристалических диодов, 4100 магнитных элементов, занимавшая площадь в 300 кв.метром, в 1000 раз превосходил по быстродействию релейные вычислительные машины. Компьютер проживет девять лет и последний раз будет включен в 1955 году.  

В группу создателей этой машины входил выдающийся математик Джон фон Нейман, который и предложил основные принципы построения и функционирования универсальных программируемых вычислительных машин. Именно в соответствии с его идеями современные ЭВМ состоят из процессора арифметического устройства, устройств ввода-вывода и памяти для хранения данных и программ.

Принципы фон Неймана

• Двоичное кодирование информации; Программное управление работой компьютера (автоматизация исполнения); Хранимая программа (данные и программа хранятся в памяти компьютера).
• Двоичное кодирование информации;
• Программное управление работой компьютера (автоматизация исполнения);
• Хранимая программа (данные и программа хранятся в памяти компьютера).

Одновременно над проектами ЭВМ работали в Англии, где первая универсальная ЭВМ появилась в 1949г., и в СССР, где первая электронная вычислительная машина, получившая название МЭСМ (малая электронно-счетная машина) была разработана под руководством академика С.А.Лебедева в 1951 году, а первая советская большая ЭВМ – БЭСМ появилась в 1952г.

МЭСМ

БЭСМ

Стрела

1 поколение

ЭВМ первого поколения изготовлялись на основе вакуумных электронных ламп. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимающих целые залы и требующих сложнейшей системы охлаждения. Быстродействие 10-20 тыс. оп/с. Работа на ЭВМ производилась за пультом, где можно было видеть состояние каждой ячейки памяти и любого регистра. Программы для ЭВМ первого поколения составлялись в машинных кодах – в виде длинных последовательностей двоичных чисел. Занимались этим исключительно математики, выполнявшие на ЭВМ сложнейшие расчеты.

2 поколение

Второе поколение ЭВМ появилось через 10 лет – в 60-х годах. В этих ЭВМ логические элементы реализовывались не на радиолампах, а на базе полупроводниковых приборов-транзисторов. Один транзистор заменял 40 ламп, работал с большей скоростью, был дешевле и надежнее. Тем самым открылся путь для серийного производства ЭВМ.

В составе ЭВМ второго поколения («Минск-2», «Минск-22», «Минск-32») появились печатающие устройства для вывода, телетайпы для ввода и магнитные накопители для хранения информации. Диалог человека с ЭВМ стал более естественным благодаря появлению языков программирования высокого уровня, таких, как Фортран, Алгол, Бейсик и др. Начали создаваться первые автоматизированные системы на базе ЭВМ.

Первая мышь

транзистор

Минск - 22

3 поколение

Для появления третьего поколения ЭВМ вновь понадобилось всего лишь около 10 лет. Их основу составляли интегральные микросхемы, содержавшие на одной полупроводниковой пластинке сотни или тысячи транзисторов. Благодаря этому уменьшились размеры ЭВМ, потребление ими электроэнергии и стоимость компьютеров.

Первой ЭВМ, выполненной на интегральных схемах, были IBM -360 фирмы IBM . Аналогичные машины стали выпускать в СССР, ГДР, Польше и др. социалистических странах. Это были совместные разработки, причем каждая страна специализировалась на определенных устройствах. Выпускались два семейства ЭВМ:

Большие – ЕС ЭВМ (единая система), например ЕС-1022, ЕС-1035, ЕС-1065;

Малые – СМ ЭВМ (система малых), например СМ-2, СМ-3, СМ-4.

В состав ЭВМ третьего поколения были включены дисплеи, накопители на магнитных лентах и дисках, графопостроители. Количество компьютеров достигло уже десятков и сотен тысяч. К работе с этими ЭВМ стал подключаться широкий круг специалистов: инженеры, техники. Начали создаваться операционные системы, базы данных, языки структурного программирования, первые системы «искусственного интеллекта», стали внедряться системы автоматизированного проектирования и управления.

Компьютер IBM - 360

БЭСМ - 6

В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

4 поколение

Для появления четвертого поколения вновь потребовалось 10 лет. Элементной базой этих ЭВМ стали большие интегральные схемы (БИС), в которых на одном кристалле кремния размещаются уже десятки и сотни тысяч логических элементов. Наиболее крупным сдвигом в электронно-вычислительной технике, связанным с применением БИС, стало создание микропроцессоров. Первый микропроцессор был создан фирмой Intel в 1971 году.

Наиболее яркими представителями ЭВМ четвертого поколения служат персональные компьютеры, габариты которых позволяют устанавливать их на любом рабочем месте. В состав этих компьютеров включаются удобные средства накопления, ввода и представления информации: накопители на гибких магнитных дисках, цветные графические дисплеи, графические планшеты, компактные печатающие устройства.

1971 г. Фирмой Intel (США) создан первый микропроцессор (МП) - программируемое логическое устройство, изготовленное по технологии СБИС. Автором микропроцессора Intel-4004 - многокристальной схемы, содержащей все основные компоненты центрального процессора, являлся Эдвард Хофф .  Процессор 4004 был 4-битный и мог выполнять 60 тыс. операций в секунду.

Характеристика

Поколения

Первое

Годы применения

Второе

Элементная база

1946-1959

Электронные лампы

Носитель информации

Третье

1960-1969

-

Четвертое

Быстродействие

1970-1979

Полупроводники

10-20 тыс. оп/с

Количество ЭВМ в мире, шт.

Магнитная лента

Интегральные схемы

1980-настоящее время

Сотни

БИС, микросхемы

100-500тыс. оп/с

Диск

Размеры

Очень большие

Гибкий диск

Порядка 1 млн. оп/с

Тысячи

Программное обеспечение

Машинные языки

Применение

Десятки тысяч

Десятки и сотни млн. оп/с

Значительно меньше

Расчетные задачи

Примеры

Миллионы

Миникомпьютеры

Алгоритмические языки, диспетчерские системы, пакетный режим

ЭНИАК (США), МЭСМ (СССР)

Микрокомпьютеры

Инженерные, научные, экономические задачи

Операционные системы, режим разделения времени

АСУ, САПР, научно-технические задачи

Базы и банки данных

IBM 701 (США), БЭСМ-6,

БЭСМ-4 (СССР)

Управление, коммуникации, АРМ, обработка текстов, графика

IBM 360 (США), ЕС 1030, 1060 (СССР)

ПЭВМ, серверы

Примечание. БИС – большие интегральные схемы; АСУ – автоматизированная система управления;

САПР – система автоматизированного проектирования; АРМ – автоматизированное рабочее место;

БЭСМ и МЭСМ – соответственно большая и малая электронные счетные машины;

ПЭВМ – персональная электронная вычислительная машина.