Файл: В россии в xvixvii веках появилось намного более передовое изобретение.docx

История развития вычислительной техники.

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автома­тизированной обработки данных, называется вычислительной техникой. В это число устройств входит и компьютер — электронный прибор, предна­значенный для автоматизации, создания, хранения, обработки и транспорти­ровки данных.

Анализируя раннюю историю вычислительной техники, некоторые зару­бежные исследователи в качестве древнего предшественника компьютера называют механическое счетное устройство — абак. Абак представляет со­бой глиняную пластинку с желобами, в которых раскладывались камни, представлявшие числа.

В России в XVI—XVII веках появилось намного бо­лее передовое изобретение  —русские счеты.

В Западной Европе около 1500 года Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства.

 Первую же действующую сумми­рующую машину построил в 1642 году Паскаль. Его машина была восьми­разрядной, механической с ручным приводом и могла выполнять операции сложения и вычитания.

В 1672 году Лейбниц построил механическую ма­шину, которая могла выполнять все четыре арифметические действия. Впер­вые машину, работающую по программе, создал в 1834 году английский уче­ный Бэббидж.

Все эти машины были механические, содержали тысячи шестеренок, которые надо было изготовить с высокой точностью. Программу для машины Бэббиджа записывали на перфокартах. Первым программистом для этой машины была дочь Байрона — Ада Ловлейс, в честь которой уже в наши дни был назван язык программирования Ada.

Впервые автоматически действующие вычислительные машины появи­лись в середине XX века. Это стало возможным благодаря использованию электромеханических реле. Так появились релейные машины, которые могли выполнять несколько десятков операций в секунду. Однако эти машины бы­ли быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надежными.

Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, США, 1946 год). Руководили проектом американцы Моучли и Эккерт. Эта машина содержала около 18 тыс. электроламп, множество элек­тромеханических элементов и потребляла 150 кВт электроэнергии.

В СССР до 1970-х годов создание ЭВМ велось полностью самостоятель­но. Первая отечественная ЭВМ — МЭСМ (малая электронно-счетная маши­на) была создана в 1951 году под руководством академика Лебедева. Одной из лучших в мире для своего времени была БЭСМ-6, созданная в середине 60-х годов.

---

Различают несколько поколений электронных вычислительных машин на основе физико-технологического принципа: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от использования в ней физических элемен­тов или технологии ее изготовления .

В основе базовой системы элементов машин первого поколения лежали электронные лампы. Они определяли достоинства и недостатки цифровых устройств. Лампы были долговечны и достаточно надежны. Однако они ра­ботали с напряжением в десятки вольт, расходовали много энергии, занимали большой объем. Для их охлаждения требовалось решить трудные технологи­ческие задачи. ЭВМ первого, второго и третьего поколений сейчас в лучшем случае музейные экспонаты.

Приход полупроводниковой техники (транзистор изобретен в 1948 году) резко изменил ситуацию. ЭВМ сильно уменьшились в размерах, стали мень­ше потреблять электроэнергии, их стоимость также снизилась, а быстродей­ствие увеличилось. Появились крупные фирмы по производству компьюте­ров широкого назначения: International Business Machines (IBM), Control Date Corporation (CDC), Digital Equipment Corporation (DEC).

 Уже начиная со вто­рого поколения, электронно-вычислительные машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости и вычисли­тельных возможностей.

В начале 70-х годов XX века с появлением интегральных технологий в электронике были созданы микроэлектронные устройства, содержащие не­сколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой кремние­вой подложке. Без пайки на них "выращивались" электронные схемы, выпол­няющие функции основных логических узлов ЭВМ. Так появились интегральные схемы (ИС), которые позволили резко уменьшить размеры по­лупроводниковых схем и снизить потребляемую мощность. На их основе строились ЭВМ, которые выполнялись в виде одной стойки и периферийных устройств. В то же время радикально изменились возможности программи­рования. Программы стали писаться на языках высокого уровня (ЯВУ).

В 1971 году компанией Intel было создано устройство, реализующее на одной крошечной микросхеме функции процессора.

Появилась новая отрасль промышленности — микроэлектроника, которая стала производить большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы. 1976 год стал началом эры массового появления персональных ЭВМ, первым представителем которой стал Apple, созданный американцами Возняком и Джобсом.

В 1981 году IBM выпустила свои персональные компьютеры IBM PC XT и PC AT, кото­рые были оснащены операционной системой MS DOS, созданной фирмой Microsoft. С тех пор IBM PC стала самой популярной "персоналкой" в мире.

---

К 1990 году микроэлектроника подошла к пределу, разрешенному физи­ческими законами.

 В дальнейшем совершенствовании ЭВМ видны два пути. На физическом уровне это переход к использованию иных физических прин­ципов построения узлов ЭВМ— на основе оптоэлектроники и криогенной электроники, использующей сверхпроводящие материалы при низких темпе­ратурах. Кроме того должна повыситься роль сетей ЭВМ, позволяющих раз­делить решение задачи между несколькими компьютерами. В дальнейшем сети будут доминировать.

 

 

Показатель	Поколения ЭВМ
	1	II	III	IV	V
	1945 —1955 гг.	1955 —1965 гг.	1965 —1980 гг.	с 1980 г.
Элементная база	Лампы	Транзисторы	Интегральные схемы ( ИС) и большие ИС	Сверхбольшие ИС ( СБИС)	Оптоэлектроника и криоэлектроника
Емкость ОЗУ (байт)	102	103	105	107	108
Быстродействие (опер/с)	104	106	108	109	1012
Языки программирования	Машинный код	Ассемблер	Процедурные языки высокого уровня (ЯВУ)	Процедурные и непроцедурные ЯВУ	Новые непроцедурные  ЯВУ
Средства связи с пользователем	Пульт управления и перфокарты	Перфокарты и перфоленты	Алфавитно-цифровой терминал и монохромный дисплей	Дисплей и клавиатура	Устройство голосовой связи

 

---

 

Классификация ЭВМ

Существуют различные классификации компьютерной техники:

• 
  по производительности;
  
• 
  по условиям эксплуатации;
  
• 
  по области применения;
  
• 
  по целевому назначению и т.д.
  

Четких границ между классами компьютеров не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.

Классификация ЭВМ по производительности.

По этому признаку ЭВМ можно условно разбить на три части: суперкомпьютеры, мэйнфреймы (универсальные компьютеры) и микрокомпьютеры.

Определить суперкомпьютеры можно лишь относительно. Их производи­тельность свыше 100 мегафлоп (1 мегафлоп— миллион операций с плаваю­щей точкой в секунду). Эти машины представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств.

Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (highend).

 Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений. В этих ма­шинах параллельно, т. е. одновременно, выполняются множество похожих операций. Таким образом, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всех задач, а только для задач, поддающихся распараллеливанию.

Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения опера­ций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами.

Суперкомпьютеры используют для решения больших и сложных научных задач: моделирование ядерных взрывов, гидрометеорологических процессов и т. п. Супер-ЭВМ требуют особого температурного режима, водяного охла­ждения (или даже охлаждения жидким азотом). Такие параметры, как стои­мость и вес, не являются определяющими.

Мэйнфреймы  предназначены для решения ши­рокого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами с производительностью от 10 до 100 млн. операций в секунду. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200—300 рабочих мест. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5—6 раз дешевле, чем распределенная обработка при клиент-серверном подходе. Эти машины также требуют специального поме­щения, жесткого температурного режима. Конструктивно выполняются в ви­де одной стойки. Их стоимость может достигать 300 тыс. долларов.

---

Мини-ЭВМ появились в начале 1970-х годов. Их традиционное использо­вание — либо для управления технологическими процессами, либо в режиме разделения времени в качестве управляющей машины небольшой локальной сети. Сейчас компьютеры этого класса вымирают, уступая место микроком­пьютерам Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процес­сор выполнен в виде микропроцессора. Современные модели микрокомпью­теров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, каче­ством конструктивных решений и т. п. Самые популярные в настоящее время микрокомпьютеры — персональные компьютеры. Это компьютеры универ­сального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. С ними связано понятие мультимедиа. Мультимедиа — это сочетание нескольких видов данных в одном документе (текстовые, гра­фические, музыкальные и видеоданные) или совокупность устройств для воспроизведения этого комплекса данных.

Классификация ЭВМ по условиям эксплуатации

По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:

• 
  офисные (универсальные);
  
• 
  специальные.
  

Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.

Cпециальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации.

Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. Однако их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.

Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в неотапливаемых помещениях, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п.

Классификация ЭВМ по области применения.

Наиболее надежным классификационным признаком является потенциальная область применения, по которому ЭВМ подразде­ляют на 

---