Файл: История развития средств вычислительной техники (Сущность и виды средств вычислительной техники).pdf

Введение

Вычислительная техника - это совокупность технических и математических средств, которые используются для автоматизации процессов вычислений и обработки информации. Это и отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией этих средств.

История приспособлений для счета очень большая, тысячелетняя. Самым древним «инструментом счета», который сама природа предоставила человеку, была его собственная рука – это десять пальцев, на которых люди учились считать, то есть производить первую арифметическую операцию. Не случайно в древнерусской нумерации первые десять цифр назывались «персты», т.е. пальцы.

Счет с помощью косточек возник как самобытный способ счисления. В дальнейшем, он подготовил почву для появления «дощаного счета» - прообраза современных счетов.

От настольного арифмометра до быстродействующей электронно-вычислительной машины, от простейшего планиметра до сложной электронной моделирующей установки, от небольшого счетного бюро до мощного вычислительного центра. Все это поставлено на службу человеку и позволяет ему с большой скоростью, точностью и надежностью выполнять арифметические действия с гигантскими числами, решать сложнейшие задачи вычислительной математики, изучать быстропротекающие процессы.

Целью данной работы является проведение исследования истории средств вычислительной техники. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- рассмотреть понятие и сущность вычислительной техники,

- исследовать классификацию средств вычислительной техники,

- проанализировать историю развития средств вычислительной техники,

- изучить советскую вычислительную технику.

Для написания данной работы и решения поставленных задач использовалась литература многих авторов по проблеме исследования.

1. Сущность и виды средств вычислительной техники

1.1 Понятие и сущность вычислительной техники

Если рассмотреть историю развития техники, то относительно недавно в обиходе появился термин «вычислительная техника». Это обозначение изначально совершено не подразумевало всех тех аспектов, которые вкладываются в него сегодня. И, к сожалению, большинство людей почему-то считают, что компьютеры и вычислительная техника – слова-синонимы. Это явное заблуждение.

---

Трактовать значение этого термина можно совершенно по-разному, тем более что разные словари толковать его могут в различных интерпретациях.

Но если подойти к вопросу как бы с неким обобщением, можно спокойно утверждать, что вычислительная техника - это техническое устройство с набором неких математических средств, приемов и методов для автоматизации (или даже механизации) обработки какой-либо информации и процессов вычислений или описания того или иного явления (физического, механического и т. д.)[15, c.82].

Вычислительная техника известна человечеству достаточно давно. Самыми примитивными устройствами, которые появились за сотни лет до нашей эры, можно назвать, например, те же китайские счеты или римский абак. Уже во второй половине нынешнего тысячелетия появились такие устройства, как шкала Неппера, арифмометр Шиккарда, логарифмическая линейка, счетная машина Паскаля и т. д. Так вот, сегодняшние аналоги в виде калькуляторов, тоже смело можно отнести к одной из разновидностей вычислительной техники.

Тем не менее, трактовка этого термина приобрела более расширенное значение с появлением первых ЭВМ. Произошло это в 1946 году, когда в США была создана первая ЭВМ, которая обозначалась аббревиатурой ЭНИАК (в СССР такое устройство было создано в 1950 году и носило название МЭСМ).

На сегодняшний день трактовка расширилась еще больше. Таким образом, на современном этапе развития технологий можно определить, что вычислительная техника - это:

1) компьютерные системы и средства управления сетями;

2) автоматизированные системы управления и обработки данных (информации);

3) автоматизированные средства проектирования, моделирования и прогнозирования;

4) системы разработки программного обеспечения и т.д. [7, c.89].

Естественно, список можно продолжать и дальше, но именно эти составляющие принято считать основными.

Теперь рассмотрим, что собой представляют средства вычислительной техники. В основе любого процесса лежит информация или, как принято сейчас говорить, данные. Но понятие информации считается достаточно субъективным, т.к. для одного человека какой-то процесс может нести смысловую нагрузку, а для другого - нет. Таким образом, для унификации данных был разработан двоичный код, воспринимающийся любой машиной и применяемый для обработки данных наиболее широко.

Среди самих средств, выделяют технические устройства (процессоры, память, устройства ввода/вывода) и программное обеспечение, без которого все это «железо» оказывается совершенно бесполезным. Необходимо отметить, что вычислительная система имеет ряд характерных признаков, например, целостность, организованность, связанность и интерактивность. Есть еще и так называемые вычислительные комплексы, относящиеся к многопроцессорным системам, обеспечивающим надежность и повышенный уровень производительности, недоступный обычным однопроцессорным системам. И только в общей связке «железа» и софта можно говорить о том, что они и являются основными средствами вычислений. Естественно, сюда можно добавить и методики, по которым производится математическое описание того или иного процесса, но это может занять достаточно длительное время.

---

Исходя из всех этих определений, можно описать и работу современных компьютеров. Как уже было сказано выше, они сочетают в себе аппаратную и программную части, причем одна без другой функционировать не может.

Таким образом, современный компьютер (вычислительная техника) – это совокупность технических устройств, обеспечивающих функционирование программной среды для выполнения определенный задач, и наоборот (совокупность программ для работы «железа»). Наиболее правильным является первое утверждение, а не второе, ведь в конечном итоге этот набор нужен именно для обработки входящей информации и вывода результата [1, c.85].

Устройство компьютера, а именно вычислительная техника, включает в себя несколько основных компонентов, без которых не обходится ни одна система. Сюда можно отнести материнские платы, процессоры, жесткие диски, оперативную память, мониторы, клавиатуры, мыши, периферию (принтеры, сканеры и т.д.), дисководы и др. В плане программного обеспечения первое место занимают операционные системы и драйверы. В операционных системах работают прикладные программы, а драйверы обеспечивают корректное функционирование всех «железных» устройств.

Современные вычислительные системы можно классифицировать по нескольким критериям:

1) принцип действия (цифровые, аналоговые, гибридные);

2) поколения (этапы создания);

3) назначение (проблемно-ориентированные, базовые, бытовые, выделенные, специализированные, универсальные);

4) возможности и размеры (супербольшие, супермалые, одно- или многопользовательские);

5) условия применения (домашние, офисные, производственные);

6) другие признаки (количество процессоров, архитектура, производительность, потребительские свойства).

Как уже понятно, четких границ в определении классов провести нельзя. В принципе, всякое разделение современных систем на группы, все равно выглядит чисто условным.

Вычислительная техника, совокупность технических и математических средств, методов и приёмов, которые используются для облегчения и ускорения решения трудоёмких задач, связанных с обработкой информации. В частности, числовой, путём частичной или полной автоматизации вычислительного процесса. Отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией вычислительных машин [9, c.86].

Задачи, которые связаны с исчислением времени, определением площадей земельных участков, торговыми расчётами и др., относятся к древнейшим периодам человеческой культуры. Первые примитивные устройства для механизации вычислений - это абак, китайские счёты и математические правила решения простейших вычислительных задач, появились за сотни лет до н. э. Такие вычислительные устройства, как например, шкала Непера, логарифмическая линейка, арифметическая машина французского учёного Б. Паскаля - предшественница арифмометра, были известны уже в 17 в. Промышленная революция 18-19 вв., которая характеризуется бурным для того времени ростом средств производства и его механизацией, дала толчок и развитию вычислительной технике. Это обусловливалось прежде всего необходимостью выполнения сложных расчётов при проектировании и строительстве кораблей, сооружении мостов, топографических работах, усложнением финансовых операций и т.п. При всем этом, сложность и количество задач возросли настолько, что решение их в необходимый срок и без механизации самого вычислительного процесса, часто оказывалось невозможным. Именно тогда на смену примитивным счётным устройствам пришли планиметры Дж. Германа и Дж. Амслера, арифмометр В. Т. Однера и др.

---

1.2 Классификация средств вычислительной техники

Электронно-вычислительные машины принято классифицировать по целому ряду признаков, в частности:

- по функциональным возможностям и характеру решаемых задач,

- по способу организации вычислительного процесса,

- по архитектурным особенностям и вычислительной мощности.

По функциональным возможностям и характеру решаемых задач выделяют:

1. универсальные (общего назначения) ЭВМ;
2. проблемно-ориентированные ЭВМ;
3. специализированные ЭВМ.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач, которые отличаются сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения более узкого круга задач, которые связаны с регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных.

Специализированные ЭВМ используются для решения еще более узкого круга задач (микропроцессоры и контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами) [14, c.84].

В 1946 г. Джон П. Экерт (род. 1919) и Джон В. Могли (1907-1980) разработали один из первых компьютеров для армии США - ENIAC (электронный числовой интегратор и калькулятор) на электронных лампах.

В 1945 г. к работе Могли и Экерта был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который и подготовил доклад об этой машине. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, т.к. в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров.

Современные средства компьютерной техники можно классифицировать.

Персональные компьютеры - это вычислительные системы с ресурсами, которые полностью направлены на обеспечение деятельности одного управленческого работника. Это наиболее многочисленный класс вычислительной техники, в составе которого можно выделить персональные компьютеры IBM PC и совместимые с ними компьютеры, а также персональные компьютеры Macintosh. Интенсивное развитие современных информационных технологий обусловлено как раз широким распространением с начала 1980-х гг. персональных компьютеров, которые сочетали в себе такие качества, как относительная дешевизна и достаточно широкие для непрофессионального пользователя функциональные возможности.

---

Корпоративные компьютеры, которые иногда назывались мини-ЭВМ или mainframe, представляют собой вычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность большого количества интеллектуальных работников в какой-либо организации, проекте при использовании единых информационно-вычислительных ресурсов. Это были многопользовательские вычислительные системы, имеющие центральный блок большой вычислительной мощности и со значительными информационными ресурсами, к которому подсоединено большое количество рабочих мест с минимальной оснащенностью (обычно это клавиатура, устройства позиционирования типа «мышь» и, возможно, устройство печати). В качестве рабочих мест, подсоединяемых к центральному блоку корпоративного компьютера, могут выступать и, так называемые, персональные компьютеры. Сфера использования корпоративных компьютеров – это обеспечение управленческой деятельности в крупных финансовых и производственных организациях. Организация различных информационных систем для обслуживания большого количества пользователей в рамках одной функции (биржевые и банковские системы, бронирование и продажа билетов населению и т.п.) [13, c.64].

Суперкомпьютеры представляют собой вычислительные системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и информационных ресурсов и используются в военной и космической областях, и фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды. Данная классификация довольно условна, т.к. интенсивное развитие технологий электронных компонентов и совершенствование архитектуры компьютеров, а также наиболее важных их элементов, приводят к размыванию границ между средствами вычислительной техники.

Интеллектуальные обучающие системы - это качественно новая технология, ее особенностями являются моделирование процесса обучения, использование динамически развивающейся базы знаний; автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучаемого, автоматизированный учет новой информации, поступающей в базу данных.

Технологии мультимедиа (от англ. multimedia - многокомпонентная среда), которая позволяет использовать текст, графику, видео и мультипликацию в интерактивном режиме и тем самым расширяет рамки применения компьютера в учебном процессе.

Виртуальная реальность (от англ. virtualreality -возможная реальность) - это новая технология неконтактного информационного взаимодействия, которая создает с помощью мультимедийной среды иллюзию присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире». В таких системах всегда и непрерывно поддерживается иллюзия места нахождения пользователя среди объектов виртуального мира. Вместо обычного дисплея используются очки телемониторы, в которых воспроизводятся непрерывно изменяющиеся события виртуального мира. Управление такими очками, осуществляется с помощью реализованного в виде «информационной перчатки» специального устройства, определяющего направление перемещения пользователя относительно объектов виртуального мира. Кроме этого в распоряжении пользователя есть устройство создания и передачи звуковых сигналов [7, c.84].

---