Файл: История развития средств вычислительной техники (Теоретические аспекты истории развития средств вычислительной техники).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Средства вычислительной техники возникли и развивались в ответ на потребности человеческого общества в счете сначала в торговле, а затем в религиозной и научной деятельности. Они прошли свой собственный путь развития от простейших счетных приспособлений (кучек однотипных предметов) до сложнейших компьютерных комплексов нашего времени. При этом основным побудительным фактором их прогресса являлись все возраставшие потребности выполнения вычислительных работ, обработки числовой информации. Лишь в исторически недалеком прошлом (30-40 лет назад) вычислительная техника стала использоваться для решения задач обработки текстовой информации, а впоследствии - информации других форм ее представления (видео и аудио). Это привело к широкому использованию средств компьютерной техники в самых разнообразных сферах человеческой деятельности.

В последние годы компьютер и компьютерная техника стали неотъемлемой частью нашей жизни. Ни одна фирма, не представляет свою работу без компьютера и продвинутого программного обеспечения. Двадцать лет назад, компьютер считался роскошью, и увидеть его можно было крайне редко. Компьютерами пользовались только огромные предприятия.

Теперь же компьютер имеется в каждом доме, практически в каждой семье. Даже школьники выполняют свои домашние задания с помощью компьютера.

Можно сказать что ЭВМ – это величайшее достижение человечества.

По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся, так как уже сегодня ведутся разработки новейших технологий, которые ранее никогда не применялись. Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры. Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз.

В настоящее время развитие персональных компьютеров затрагивает практически все стороны человеческой жизнедеятельности. Оно оказывают глубочайшее воздействие на взаимоотношения человека, общества и природы, на отношения между людьми, на их самосознание. Вот почему вопросы осмысления развития персональных компьютеров как продуктов человеческой цивилизации, перспектив НТП, изучение механизмов его взаимодействия на общество, культуру, человека, весь комплекс проблем, которые ставит сегодня развитие персональных компьютеров, стали неотъемлемой частью современного научного знания.

Благодаря динамичному развитию информационных технологий, современные предприятия индустрии красоты получают шанс выйти на принципиально новый уровень обслуживания клиентов, одновременно совершенствуя системы учёта, контроля и управления. Создание системы автоматизации салона красоты и выпуск контрольно-учётного оборудования нового поколения открывают широкие перспективы для комплексной модернизации салонов красоты, SPA-центров, парикмахерских, солярий - клубов и других профильных коммерческих организаций. Причём, подобные технологические новшества можно внедрять как со старта проекта, так и в уже работающие предприятия, повышая экономическую отдачу от всех звеньев инфраструктуры бизнеса.

---

Профессиональная автоматизация салона красоты начинается с создания локальной компьютерной сети, в которую интегрируется различное оборудование – контрольно-кассовые машины, считыватели банковских карт, сканеры штрих-кода, принтеры, факсы и другая техника, предназначенная для организации повседневной работы. Таким образом, создаётся эффективная техническая инфраструктура, объединённая в единую систему контроля и управления, подчинённую главной задаче – повышение общей прибыльности предприятия.

Степень разработанности проблемы

Проблемами информатизации и компьютеризации занимались В.Г. Пушкин, А.Д. Урсул, В.П. Котенко, В.Г. Горохов, B.Л. Виноградов, В.И. Данилов-Данильян, А.И. Ракитов, В.М. Розин, Е.А. Шаповалов, О.К. Тихомиров, Ю.А. Шрейдер, С.М. Шалютин, Ш.Г. Адэшвили, Н.Т. Абрамова, Э.П. Семенюк и зарубежные исследователи C. Хессинг, Г. Поппель, Б. Голдстайн, Г. Клаус. Аспектам создания, развития, функционирования вычислительной техники, проблеме представления знаний посвящены работы отечественных исследователей И.Г. Кодряну, Л.А. Растригина, А.Д. Урсула, К.Б. Батораева, Ю.М. Шейнина, В.М. Глушкова, И.С. Ладенко и др., а также зарубежных ученых И. Земана, Х. Дрейфуса и др.

Объект исследования – средства вычислительной техники.

Предмет исследования – история и перспектива развития средств вычислительной техники

Цель исследования – рассмотреть историю развития средств вычислительной техники.

Данная цель конкретизировалась в следующих задачах:

- рассмотреть понятие персонального компьютера;

- выявить этапы развития информационных технологий и ЭВМ;

- рассмотреть общие принципы организации и работы компьютера;

- рассмотреть тенденции и перспективы развития персонального компьютера.

Структура и объем работы. Работа состоит из ведения, двух глав, заключения, списка использованных источников, списка сокращений и приложений.

ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСТОРИИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО РАЗВИТИЯ

Этапы развития ЭВМ

Первая счетная машина, которая использовала электрические реле, была сконструирована в 1888 г. американцем немецкого происхождения Г. Холлеритом и уже в 1890 г. применялась при переписи населения. [15, с. 117] В качестве носителя информации использовались перфокарты.

---

Первой ЭВМ принято считать машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и вычислитель), разработанную под руководством Дж. Моучли и Дж. Экера в Пенсильванском университете в США. EN1AC содержала 17 000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимала площадь в 300 м2. Она в 1000 раз превосходила по быстродействию релейные вычислительные машины. Первая ЭВМ была построена в 1945 г. [14, с. 64]

Развитие ЭВМ в СССР связано с именем С. А. Лебедева, который начал работу над своей машиной в конце 1948 г. Малая электронная счетная машина (МЭСМ) - так называлось детище С. А. Лебедева и сотрудников его лаборатории - занимала целое крыло двухэтажного здания и состояла из 6000 электронных ламп. После Малой электронной счетной машины была создана и первая Большая - БЭСМ-1. БЭСМ и «Стрела» составили парк созданного в 1955 г. Вычислительного центра АН СССР, на который сразу легла очень большая нагрузка. С его помощью решались самые актуальные задачи научного и прикладного (оборонного) характера. К ним относились задачи ракетостроения, совершенствования ядерных вооружений, разработки и проектирования АЭС и т. п. [11, с. 93]

В 1954 г. оперативная памяти БЭСМ была укомплектована усовершенствованной элементной базой. Быстродействие машины (до 8000 операций в секунду) оказалось на уровне лучших американских ЭВМ и самым высоким в Европе.

В 1958 г. усовершенствованная машина БЭСМ-2 была подготовлена к серийному производству. Объем оперативной памяти БЭСМ-2 составлял около 10 кбайт, в качестве внешней памяти использовались магнитные барабаны и накопители на магнитной ленте.

Первым персональным компьютером в современном понимании стал компьютер, выпущенный фирмой IBM 12 августа 1981 г. [20, с. 93] В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Использование данного микропроцессора позволило значительно расширить возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти (все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 кбайтами). Тактовая частота процессора составляла 4,77 МГц, а на выполнение каждой команды процессор затрачивал примерно 12 тактов.

Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Благодаря этой фирме при разработке компьютеров стал господствовать принцип открытой архитектуры. [20, с. 104]

ЭВМ — это сложная система, включающая как технические средства (интегральные микросхемы, печатные платы, кабели, источники питания, печатающие устройства, дисплеи и т. п.), так и программное обеспечение (отладчики, редакторы текста, трансляторы, загрузчики и т. д.).

---

В таблице 1 (Приложение А) показана эволюция технологий использования компьютерных систем.

Для изучения ЭВМ целесообразно использовать ту или иную степень ее детализации. Представим ЭВМ в виде трех последовательно усложняющихся уровней детализации:

1) аппаратные средства - электронные схемы, из которых строят отдельные устройства ЭВМ;

2) архитектура - состав, характеристики и взаимосвязь устройств ЭВМ (структурная организация ЭВМ), принцип функционирования ЭВМ и ее машинный язык;

3) программное обеспечение ЭВМ.

Рассмотрим с использованием вышеуказанных уровней, как изменились ЭВМ за время их существования. [15, с. 104]

В основу периодизации ЭВМ по положены следующие факторы:

– физико-технологический принцип (поколение машины определяется в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления);

– уровень программного обеспечения;

– быстродействие и др.

Как правило, границы поколений четко не определены, так как в один и тот же период выпускались машины разного уровня.

Доэлектронный период. Вопрос облегчения выполнения вычислений всегда волновал умы ученых. Первые счеты появились около пяти тысяч лет назад. Но более серьезные механические устройства появились только после XV века: суммирующая машина, машина Якобсона, счислитель Куммера, счетный механизм, различные арифмометры. Все эти наработки и накопленный веками опыт классификации и индексации информации подготовили почву для создания и повсеместного применения ЭВМ. [20, с. 115]

Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы. [11, с. 64]

Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», Минск-1, Урал-1, Урал-2, Урал-3, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан». [22, с. 107]

ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.

Второе поколение ЭВМ (1959–1967) появилось в 60-е гг. ХХ века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов. Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.[9, с. 116]

---

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения.

Третье поколение ЭВМ (1968–1973). Элементная база ЭВМ – малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. [4, с. 57] Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ и резко снизить цены на аппаратное обеспечение. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие, повышенную надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня. [26, с. 88]

Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение (ПО). Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека.

---