Файл: История развития средств вычислительной техники(Первые вычислительные машины).pdf

2001 год: Microsoft Tablet PC

Рис.11 Первый планшет : Microsoft Tablet PC

Идея компьютера в форме планшета, появилась практически одновременно с самим компьютером. Такие устройства можно была видеть в научно-фантастическом сериале Star Trek 1960-х годов. Вполне логично, что производители сделали немало усилий, чтобы реализовать эту идею. В 2001 году Microsoft решила, что время, наконец, пришло, и представила свой концепт Tablet PC. Как такового прототипа устройства не существовало. Вместо этого Microsoft представила концепцию и список аппаратных требований, необходимых для работы специально модифицированной версии Windows XP. Однако на то время требования были слишком амбициозными. Для работы процессоров x86 в экосистеме Windows требовались громоздкие, тяжёлые аккумуляторы, к тому же вес добавлял жидкокристаллический дисплей со стилусом. Из-за технических ограничений того времени Tablet PC не смог бы воплотить идеологию «лёгкого, тонкого устройства, которое легко поместится в портфель или папку и будет лежать в руке наподобие обычного бумажного планшета». Один из лучших Microsoft Tablet PC под названием HP Compaq TC 1100 (на изображении) весил 1,8 кг и был 20 мм в толщину [3].

2007 год: Asus Eee PC

Рис.12 Asus Eee PC

В начале 2000-х Microsoft, Intel и некоторые другие производители пытались найти победную формулу миниатюрного компьютера. После Tablet PC были слишком медленные Ultra Mobile PC (UMPC) от Microsoft и Mobile Internet Device (MID) от Intel, успехом они не пользовались и в технологическом плане вели в тупик. Однако разработка Intel MID побудила компанию к созданию процессора Atom, который позволил Asus разработать свой Eee PC. Эти семи- и десятидюймовые устройства дали ход новой категории маленьких доступных лёгких портативных компьютеров, известных как нетбуки. Всего за несколько месяцев, нетбуки произвели революцию на рынке ноутбуков. Ни один производитель PC не хотел упускать шанс, что привело к изобилию моделей. В 2008 году на долю нетбуков приходилось примерно 40% всех проданных ноутбуков. Однако успех был недолгим, их начали вытеснять планшеты. На сегодняшний день нетбуки занимают совершенно незначительную долю рынка.

2010 год: Apple iPad

Рис.13 2010 год: Apple iPad

После десятилетия проб и ошибок Apple, наконец, нашла выигрышную формулу планшета. Технологический прогресс в сегменте смартфонов очень помог Стиву Джобсу и его компании. Высокопроизводительные процессоры ARM с низким энергопотреблением, тонкие дисплеи и более мощные аккумуляторы стали широко доступны.

Но Apple была достаточно умна и учла ошибки Microsoft. Вместо Mac OS X, на iPad была установлена операционная система iOS, учитывающая особенности аппаратной начинки планшета. Вместо копирования программ, предназначенных для работы с клавиатурой и мышью, приложения для iOS были разработаны специально под интерфейс тачскрина.

Успех к iPad пришёл практически мгновенно. Он продавался быстрее, чем iPhone. Прошло уже три года после премьеры, но iPad по-прежнему занимает около половины рынка планшетов. Конкуренты, наконец, догнали Apple iPad по качеству, и сейчас планшеты на базе ОС Android постепенно забирают их долю рынка. Исторически Apple никогда не вела конкурентную борьбу в ценовом аспекте, и если компания хочет оставить за собой звание первопроходца, лучше бы ей начать работать над следующей цифровой революцией.

Глава 2 Поколения ЭВМ

2.1 1 поколение. 

Это так называемые ламповые компьютеры. Они работают с помощью электронных ламп. Первое подобное устройство было создано в середине XX века.

Рис 14 Компьютеры на основе ламп

2.2 2 поколение. 

Все пользовались компьютерами 1 поколения, пока вдруг в 1947 году Уолтер Браттейн и Джон Бардин не изобрели очень важную вещь — транзистор. Так появилось второе поколения компьютеров. Они потребляли гораздо меньше энергии, а их производительность была больше. Эти устройства были распространены в 50-х—60-х годах XX века, пока в 1958 году не была изобретена интегральная схема.

2.3 3 поколение.

 Работа этих компьютеров была основана на интегральных схемах. Каждая такая схема содержит сотни миллионов транзисторов. Впрочем, создание третьего поколения не остановило выпуск компьютеров второго поколения.

Рис. 15 Интегральная схема

2.4 4 поколение.

 В 1969 году Тэду Хоффу в голову пришла идея заменить множество интегральных схем одним маленьким устройством. Оно было позже названо микросхемой. Благодаря этому стало возможным создавать совсем маленькие микрокомпьютеры. Первое такое устройство было выпущено компанией Intel. А в 80-х годах микропроцессоры и микрокомпьютеры оказались самыми распространёнными. Мы и сейчас пользуемся ими.

2.5 5 поколение ЭВМ

ЭВМ пятого поколения – это ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки – задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.

В результате гонки наращивания производительности возникает множество проблем. Наиболее острая из них – перегрев в сверхплотной упаковке, вызванный существенно меньшей площадью теплоотдачи. Концентрация энергии в современных микропроцессорах чрезвычайно высока. Нынешние стратегии рассеяния образующегося тепла, такие как снижение питающего напряжения или избирательная активация только нужных частей в микроцепях малоэффективны, если не применять активного охлаждения.

С уменьшением размеров транзисторов стали тоньше и изолирующие слои, а значит, снизилась и их надежность, поскольку электроны могут проникать через тонкие изоляторы(туннельный эффект). Данную проблему можно решить снижением управляющего напряжения, но лишь до определенных пределов.

На сегодняшний день основное условие повышения производительности процессоров – методы параллелизма. Как известно, микропроцессор обрабатывает последовательность инструкций(команд), составляющих ту или иную программу. Если организовать параллельное (то есть одновременное) выполнение инструкций, общая производительность существенно вырастет. Решается проблема параллелизма методами конвейеризации вычислений, применением суперскалярной архитектуры и предсказанием ветвлений.

Многоядерная архитектура. Эта архитектура подразумевает интегрирование нескольких простых микропроцессорных ядер на одном чипе. Каждое ядро выполняет свой поток инструкций. Каждое микропроцессорное ядро значительно проще, чем ядро многопотокового процессора, что упрощает проектирование и тестирование чипа. Но между тем усугубляется проблема доступа к памяти, необходима замена компиляторов.

Многопотоковый процессор. Данные процессоры по архитектуре напоминают трассирующие: весь чип делится на процессорные элементы, напоминающие суперскалярный микропроцессор. В отличие от трассирующего процессора, здесь каждый элемент обрабатывает инструкции различных потоков в течение одного такта, чем достигается параллелизм на уровне потоков. Разумеется, каждый поток имеет свой программный счетчик и набор регистров.

"Плиточная" архитектура. Сторонники считают, что ПО должно компилироваться прямо в "железе", так как это даст максимальный параллелизм. Такой подход требует достаточно сложных компиляторов, которые пока еще не созданы. Процессор в данном случае состоит из множества "плиток" (tiles), каждая из которых имеет собственное ОЗУ и связана с другими "плитками" в своеобразную решетку, узлы которой можно включать и отключать. Очередность выполнения инструкций задается ПО.

Многоэтажная архитектура. Здесь речь идет не о логической, а о физической структуре. Идея состоит в том, что чипы должны содержать вертикальные "штабеля" микроцепей, изготовленных по технологии тонкопленочных транзисторов, заимствованной из производства TFT-дисплеев. При этом относительно длинные горизонтальные межсоединения превращаются в короткие вертикальные, что снижает задержку сигнала и увеличивает производительность процессора. Идея "трехмерных" чипов уже реализована в виде работающих образцов восьмиэтажных микросхем памяти. Вполне возможно, что она приемлема и для микропроцессоров, и в недалеком будущем все микрочипы будут наращиваться не только горизонтально, но и вертикально.

Заключение

В данной курсовой работе была рассмотрена история развития вычислительной техники.

Решены следующие задачи:

Изучена история ЭВМ

Изучены поколения ЭВМ

Потребность в более быстрых, дешевых и универсальных компьютерах вынуждает производителей постоянно наращивать число транзисторов в них. Однако этот процесс не бесконечен. Поддерживать экспоненциальный рост этого числа, предсказанный Гордоном Муром в 1973 году, становится все труднее. Специалисты утверждают, что этот закон перестанет действовать, как только затворы транзисторов, регулирующие потоки информации в чипе, станут соизмеримыми с длиной волны электрона(в кремнии, на котором сейчас строится производство, это порядка 10 нанометров). И произойдет это где-то между 2010 и 2020 годами. По мере приближения к физическому пределу архитектура компьютеров становится все более изощренной, возрастает стоимость проектирования, изготовления и тестирования чипов. Таким образом, этап эволюционного развития рано или поздно сменится революционными изменениями.

Список литературы

1. Балашов Е.П., Частиков А.П. Эволюция мини- и микроЭВМ. Малые вычислительные машины. - М.: Знание, 1983.
2. Брандел М. Рождение Ethernet // CW Россия. - 2000. - 7 марта.
3. Брукшир, Дж.Г. Информатика и вычислительная техника; СПб: Питер - М., 2013. - 624 c.
4. Вычислительная техника, алгоритмы и системы управления; ИНЭУМ - М., 2015. - 275 c.
5. 7. Крайзмер, Л.П. Информатика и вычислительная техника; Лениздат - М., 2015. - 270 c.
6. 8. Курносов, А.П. Вычислительная техника и программирование; Финансы и статистика - М., 2013. - 344 c.
7. 9. Кушниренко, А.Г.; Лебедев, Г.В.; Сворень, Р.А. Основы информатики и вычислительной техники; Просвещение; Издание 3-е - Л., 2015. - 224 c.
8. 12. Стрыгин, В.В.; Щарев, Л.С. Основы вычислительной техники и программирования; Высшая школа - М., 2016. - 359 c.
9. 13. Сырецкий Г. А. Информатика. Фундаментальный курс. Том 1. Основы информационной и вычислительной техники; БХВ-Петербург - М., 2014. - 832 c.