Файл: История развития средств вычислительной техники (Периоды развития математики).pdf

Вычислительная машина была с успехом использована во время переписи населения США и показала свою эффективность.[8]

3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В

3.1 Изобретение компьютера

Первая электронно-вычислительная машина была построена в феврале 1946 года. Это событие открыло новую эру в истории развития вычислительной техники.

Первый компьютер был построен в Соединенных Штатах Америки и предназначался для военных нужд – требовалось выполнять сложные расчеты артиллерийских таблиц. Раньше эту работу выполняли люди, но скорость их вычислений была ограничена, к тому же люди могут допускать ошибки в расчетах.

Первый компьютер был назван ENIAC (это аббревиатура от английской фразы «электронный числовой сумматор и вычислитель»). Первая ЭВМ представлена на рисунке 22.

Рисунок 22 – Первый компьютер ENIAC

Вес компьютера доходил до 30 тонн, но занимал помещение около 200 квадратных метров. Элементной базой первого компьютера служили вакуумные электронные лампы (в ENIAC их было около трех тысяч). Из-за того, что срок службы ламп был ограничен, они часто перегорали, что делало невозможной долгую бесперебойную работу компьютера. Но, несмотря на все недостатки и несовершенства, ENIAC стал настоящим чудом своего времени.[15]

У первой ЭВМ не было специальной памяти для размещения в ней выполняемой программы. Программирование ENIAC осуществлялось перекоммутированием разъемов на специальной коммутационной панели (рисунок 23), поэтому занимало много времени – иногда не один день.

Рисунок 23 – Коммутационная панель ENIAC

Первый компьютер выполнил задачу, для которой он был создан. Его использовали еще несколько лет для сложных вычислений (например, на нем были впервые смоделированы последствия ядерного взрыва).

Но главное, что показала эксплуатация ENIAC – высочайшую эффективность компьютеров и возможность обрабатывать с их помощью не только числовую информацию.

3.2 Принципы фон Неймана

В процессе эксплуатации первой электронно-вычислительной машины за ее работой наблюдали многие специалисты. Группа ученых под руководством математика Джона фон Неймана по результатам наблюдений представила аналитический доклад, в котором были изложены взгляды о том, как в перспективе должен быть устроен компьютер и принципы его функционирования (принципы фон Неймана).[10]

Ученые предположили, что компьютер должен состоять из центрального устройства и внешних (периферийных) устройств. В состав центрального устройства входят процессор, состоящий в свою очередь из устройства управления, арифметико-логического устройства и постоянного запоминающего устройства, и оперативное запоминающее устройство. Внешние (периферийные) устройства – это устройства ввода/ вывода информации для обеспечения удобного интерфейса взаимодействия пользователя с компьютером. Архитектура фон Неймана представлена на рисунке 24.

Рисунок 24 – Архитектура фон Неймана

Основные принципы, сформулированные группой фон Неймана, декларировали:

• компьютер должен работать в двоичной системе счисления;
• программа для выполнения должна помещаться в специальный отдел памяти компьютера - оперативную память;
• для хранения программ и данных следует использовать внешнюю долговременную память;
• программный код и данные должны быть представлены в унифицированном виде и передаваться между устройствами по единым каналам.[18]

Принципы и архитектура фон Неймана актуальны и сегодня. Большин6ство персональных компьютеров устроены согласно этой архитектуре. Унификация передаваемых данных и магистрально-модульный принцип построения компьютера позволили создать компьютер, который пользователь может оснащать необходимыми устройствами по своему усмотрению. Магистрально - модульный принцип построения компьютера, регламентирующий передачу данных пи программ между устройствами по системной шине (системной магистрали), представлен на рисунке 25.

Рисунок 25 - Магистрально - модульный принцип построения компьютера

3.3 Поколения ЭВМ

Со времени изобретения компьютеров прошло не так много времени, но сменилось уже несколько поколений компьютеров. Некоторые исследователи выделяют четыре поколения компьютеров, другие – пять.

В основе деления ЭВМ на поколения лежат некоторые классифицирующие признаки, к которым обычно относят:

• элементную базу;
• быстродействие компьютера;
• объем оперативной памяти;
• состав программного обеспечения.[4]

Характеристики поколений ЭВМ представлены на рисунке 26.

Рисунок 26 - Характеристики поколений ЭВМ

Нет строгой границы между поколениями компьютеров, так как развитие микропроцессорной техники идет непрерывно.

Типичные представители компьютеров разных поколений представлены на рисунках 27 – 31.

Рисунок 27 – Компьютер первого поколения

Рисунок 28 - Компьютер второго поколения

Рисунок 29 - Компьютер третьего поколения

Рисунок 30 - Компьютер четвертого поколения

Рисунок 31 - Компьютеры пятого поколения

Анализ таблицы с характеристиками и фотографий компьютеров разных поколений показывает, что на фоне миниатюризации самих устройств их производительность и вычислительные мощности возрастают.

3.4 Перспективы развития вычислительной техники

В настоящее время разработчики аппаратного и программного обеспечения компьютерной техники рассматривают возможности как развития уже имеющихся традиционных технологий, так и использования новых подходов.

Например, сегодня уже стало нормой использование облачных решений – технологии, которая позволяет потребителю получить необходимые вычислительные мощности удаленно по заказу. Такой подход позволяет потребителю сэкономить на развертывании и содержании IT-инфраструктуры, не волноваться по поводу своевременного обновления лицензий на программное обеспечение, оплачивать только потребленные услуги. Типы услуг современных облачных технологий, представлены на рисунке 32.

Рисунок 32 – Типы услуг облачных вычислений

В качестве поиска новой элементной базы для компьютеров следующих поколений рассматриваются квантовые и молекулярные компьютеры. При этом прототип квантового компьютера уже разработан. Изменение элементной базы в этом направлении позволит существенно увеличить скорость работы компьютера, достаточно высокую и сегодня. Это означает – новые возможности, новые функции.

Перспективными направлениями развития вычислительной техники являются:

• искусственный интеллект;
• Big Date – большие данные;
• машинное обучение;
• умный дом;
• Интернет вещей.

Эти и другие гениальные изобретения стремительно входят в жизнь современного человека и делают ее удобнее и интереснее.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

История развития средств вычислительной техники, изученная в ходе выполнения курсовой работы, наглядно показывает, что это развитие всегда было ответом на практические нужды общества и развивалось в соответствии с развитием социума.

Изобретать вычислительные устройства, которые могли бы упростить процесс математических расчетов, а позже – и автоматизировать их, люди начали с самых древних времен.

В рамках курсовой работы представлены четыре исторических периода развития средств вычислительной техники:

• ручной этап;
• механический этап;
• электромеханический этап;
• электронный этап.

На каждом из этапов были изобретены специальные устройства для выполнения вычислений, а также сохранения промежуточных и окончательных результатов. Функции вычислительных устройств от этапа к этапу совершенствовались, к возможным ранее добавлялись новые действия.

Изобретение компьютеров в середине двадцатого века совершило революцию в вычислительных технологиях. Компьютер де факто стал универсальным обработчиком информации и используется во всех сферах жизнедеятельности общества. За время, прошедшее после создания первого компьютера, микропроцессорная техник получила очень большое развитие. Специалисты отмечают смену нескольких поколений компьютеров.

Вычислительная техника развивается и сегодня, постоянно предоставляя человеку все новые и новые вычислительные мощности.

Цель курсовой работы достигнута, задачи реализованы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Апокин И. А. История вычислительной техники. - М.: Наука , 2012. - 264 с.
2.  Балашов Е.П., Частиков А.П. Эволюция вычислительных систем. - М.: Знание, 2011. – 311 с.
3. Гейтс Б. Дорога в будущее / Пер. с англ. - М.: Channel Trading Ltd, 1996. – 429 с.
4. Глушков В. М. Кибернетика. Вопросы теории и практики. - М.: Наука, 2016. -215 с.
5. Дорфман В.Ф., Иванов Л.В. ЭВМ и ее элементы. Развитие и оптимизация. - М.: Радио и связь, 2011. – 398 с.
6. Знакомьтесь: компьютер / Пер. с англ. Под ред. В.М.Курочкина. - М.:Мир, 2012. – 126 с.
7. Зубрилин А. А. Факультативные занятия по теме «История развития вычислительной техники» // Информатика и образование. – 2012, № 4. - с. 2 - 12.
8. Ицкович Э. Л. История развития отечественных вычислительных средств автоматизации // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2017, №6. - с. 57 - 60.
9. Ким А. К. От истоков к перспективам вычислительной техники // История науки и техники. – 2008, № 5. - с. 2 - 4.
10. Курылева И. Когда машины были большими // Наука и жизнь. – 2003. - № 11. - с. 88-91.
11. Малиновский Б.Н. История вычислительной техники в лицах. - К.: КИТ, 2001. 218 с.
12. Минский М. На пути к созданию искусственного разума. - М.:Мир, 2010. – 324 с.
13. Норенков И. П. Краткая история вычислительной техники и информационных технологий. - М.:Новые технологии, 2015. - 32 с.
14. Ветров Д.П., Кропотов Д.А. Байесовские методы машинного обучения, учебное пособие по спецкурсу, 2007. Файлы BayesML-2007-textbook-1.pdf, BayesML-2007-textbook-2.pdf на вики-ресурсе MachineLearning.ru.
15. История и методология прикладной математики: Учебное пособие/ Науч. ред. А.В. Баев. Под общ. ред. В.В. Русанова. – М.: Издательский отдел факультета ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, 2004. – 244 с.
16. Кирилли Т. Математика. 50 идей, о которых нужно знать. — Пер. с англ. Ш. Мартыновой. — М.: Фантом Пресс, 2014. — 208 с.
17. Колмогоров А.Н. Математика в ее историческом развитии / Под ред. В. А. Успенского.- М.: Наука, 1991. - 224 с.
18. Нейронные сети: история развития теории. / Под общей ред. А.И. Галушкина, Я.З. Цыпкина.- М.: ИПРЖР, 2001. – 840 с.
19. Теория вероятностей и математическая статистика. В 2 ч. Часть 1. Теория вероятностей: учебник для вузов. - М.: Издательство Юрайт, 2016. — 264 с.
20. Николенко С. Самообучающиеся системы и нечеткая логика. Файл https://logic.pdmi.ras.ru/~sergey/teaching/borland06/ml-fuzzy.pdf
21. Перевод статьи Linda Otmani et Abdelkader Benyettou. Les réseaux neuro-bayésiens appliqués à la reconnaissance de la parole. - International Conference on Electrical Engineering and Automatic Control 2013. – Элетронный ресурс. url - http://masters.donntu.org/2014/fknt/brynza/library/otmani_2013.html, дата обращения 02.12.2017.