ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

План
История создания вычислительной техники
Поколения ЭВМ
Классификация ЭВМ по различным признакам
Тенденции развития средств вычислительной техники


«Компьютер» (вычислитель, устройство для вычислений) - программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные, производить вычисления и выполнять другие задачи манипулирования символами


1623 г. - В. Шиккард, профессор Тюбингенского университета предложил агрегат, состоящий из суммирующего и множительного устройства


В 1642 г. - Блез Паскаль изобрел устройство для механического сложения и вычитания чисел и продемонстрировал ее Люксембургском дворце


1673 г. – немецкий математик и философ Вильгельм Лейбниц сконструировал представил в Парижской академии вычислитель (арифмометр), который мог выполнять 4 арифметических действия


1812 - 1823 гг. - Чарльз Беббидж (профессор Кембриджского университета) построил разностную машину
1835 г. Чарльз Беббидж представил проект аналитической машины (прообраз ПК): склад, мельница, управляющий


Фрагмент такого вычислителя построил сын Ч.Беббиджа , программы для которого готовила первый программист Ада Лавлейс (Байрон)


80- е годы 19 века
Герман Холлерит
сконструировал устройство для решения статистических задач - электромеханический перфокарточный табулятор, который использовался при переписи населения в США и в России


За 6 недель обработаны результаты переписи, вместо предыдущих10 лет работы


         Образец перфокарты Г. Холлерита, применявшейся в австрийской переписи 1890 г.


                                Перфоратор Г. Холлерита, 1897 г.


   Счетная машина Г. Холлерита


   Счетная машина Г. Холлерита


1896 г.Холлерит основал компанию по производству перфорирующих устройств, которая в 1924 г. после серии слияний и поглощений превратилась в компанию по производству компьютеров
IBM
(International Business Machines)


1911 г. - механик А.Н. Крылов построил уникальный аналоговый решатель дифференциальных уравнений
1918 г. - М.А. Бонч-Бруевич изобрел триггер
1919 г. - академик Н.Н. Павловский создал аналоговую вычислительную машину
1928 г. - основана фирма Motorola для производства электронных узлов вычислителей


1936 г. - английский математик А. Тьюринг доказал что любой алгоритм может быть реализован с помощью дискретного автомата

---

1939 г. - американский инженер Дж. Стибниц создал релейную машину BELL
1939 г. - У. Хьюлетт и Д. Паккард основали компанию для производства компонентов первых вычислителей


1945-46 гг. – в США создана первая действующая ЭВМ ENIAC, которая содержала 18 000 электронных ламп и потребляла 150 квт электроэнергии и не использовала принцип хранимой программы
1946 г. - Джон фон Нейман и Гольдстейн опубликовали статью «Предварительное обсуждение логической конструкции ЭВМ»
1947 г. - Шокли и др. изобрели транзистор
1948 г. - в Массачусетском университете был построен первый компьютер с памятью EDVAC
1949 г. - Морис Уилкс (Англия) построил компьютер EDSAC, где был реализован принцип хранимой программы, предложенный фон Нейманом


1957 г. - Б. Нойс и Г. Мур открыли первую в мире компанию по производству полупроводниковых приборов, а через 10 лет они создали фирму «Intel Corporation»
1971 г. - сотрудник фирмы Intel Д. Хофф создает первый микропроцессор i4004
1975 г. – основана корпорация «Microsoft Corporation»
1977 г. - Стефен Возняк и Стивен Джобс собирают первый настольный компьютер «Apple»
1981 г. - IBM представляет свой первый ПК IBM PC


1951 г. - создана первая отечественная ЭВМ (МЭСМ - малая электронно-счетная машина), выполненная на базе 7 500 ламп на площади в 64 м2, была собрана за 2 года и потребляла 25 кВт электроэнергии
1952 г. - выпущена большая электронно-счетная машина (БЭСМ) на 4 500 лампах, выполнявшая до 10 000 операций в секунду
1956 г. - на конференции в г. Дармштадте БЭСМ (8 тыс. оп./с) была признана лучшей ЭВМ в Европе
С 1958 г. начался промышленный выпуск ЭВМ в СССР


1959 г. - ЭВМ М-20 (20 тыс. оп./с)
1967 г. - БЭСМ-6 (1 млн. оп./с). Впервые реализованы идеи параллелизма. Было выпущено 350 машин со сроком эксплуатации - 25 лет. Последние БЭСМ демонтированы в середине 90-х г.
30 декабря 1967 г. вышло постановление Совмина СССР о разработке ЕС ЭВМ
1979 г. - Эльбрус-1, 10 ЦП на БИС с общей памятью, производительность - 1,5-10 млн. оп./с
1985 г. - Эльбрус-2, производительность более 100 млн.оп./с
1991 г. -Эльбрус-3, для 16 ЦП производительность-1 млрд. оп./с


В истории развития вычислительной техники принято выделять поколения ЭВМ
При делении компьютеров на поколения учитывается:
элементная база, временной интервал, показатели развития компьютеров:

быстродействие, архитектура, программное обеспечение, уровень развития внешних устройств, широта применения и др.

---

Характеристики	Первое 1951-1954 гг.	Второе 1958-1960 гг.	Третье 1965-1966 гг.	Четвертое		Пятое
				1976-1979 гг.	1985 г.
Элементная база ЦП	Электронные лампы	Транзисторы	Интегральные схемы	БИС	СБИС	СБИС + опто - и криоэлектроника
Элементная база ОЗУ	Электронно-лучевые трубки	Ферритовые сердечники	Ферритовые сердечники	БИС	СБИС	СБИС
Maксимальная емкость ОП в байтах	102	103	104	105	107	108
Максимальное быстродействие ЦП в ОС	104	106	107	108	109 + многопроцессорность	1012 + многопроц
Языки программирования	Машинный код	+ ассемблер	+ процедурные языки высокого уровня (ЯВУ)	+ новые процедурные ЯВУ	+ непроцедурные ЯВУ	+ новые непроцедурные ЯВУ
Средства связи пользователя с ЭВМ	Пульт управления, перфокарты	Перфокарты, перфоленты	Алфавитно-цифровой терминал	Монохромный графический дисплей, клавиатура	Цветной графический дисплей, клавиатура "мышь" и т.д.	+ устройства голосовой связи с ЭВМ

Характеристика поколений ЭВМ


Первое поколение компьютеров (1945-1956 гг.)
электронные вакуумные лампы;
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - до 100 байт;
быстродействие - до 10 000 операций/с.
ввод-вывод информации: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства небольшой набор команд, практически нет ПО (программы создавались на языке конкретной машины)
большие размеры и высокая стоимость


В 1905 г. изобретена первая радиолампа
Изобретение оказало решающее влияние на развитие техники, возникли :

Радиосвязь
Звуковое радиовещание
Телевидение
Радиолокация

Радиолампы использовались в радиосхемах для усиления колебаний, в компьютерах они стали работать в качестве переключателей

---

1944 г.
«Марк-1» - первая аналитическая машина (электромеханическая и программно-управляемая), конструктор Говард Эйкен (IBM)


Технических новшества:

изобретение электронного переключателя цифровое кодирование информации создание устройств хранения информации Вес 5 т., стоимость $500 тыс.

Управление при помощи команд, записанных на бумажную перфоленту
Элементная база - электромеханические реле (более 750 тыс. деталей)
Возможности умножение двух 23-разрядных чисел за 3 сек., настраивалась на решение разнообразных задач оборонного характера

Конец 1945г. Джон Мокли и ДЖ. Эккерт сконструировани ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Calculator - Электронно-цифровой интегратор и вычислитель)

Электромеханическое реле заменили на электронные вакуумные лампы
Скорость вычислений по сравнению с «Марк–1», увеличилась в 1000 раз

Компьютер ENIAC

300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел в секунду более 30 метров в длину, объём - 85 м3, вес 30 т.
состоял из 40 панелей, содержащих около 20 000 электронных ламп и 1 500 реле, мощность до 150 кВт.

Каждые 5-8 минут перегорала какая-нибудь лампа
Радиолампы были громоздкими, ненадежными, довольно дорогими устройствами, потребляли много электроэнергии и сильно грелись

Американский математик Джорж фон Нейман предлагает:
включить в состав компьютера для хранения последовательности команд и данных специальной устройство – память, реализовать возможность передачи управления от одной программы к другой, включить в состав компьютера процессор – центральное обрабатывающее устройство


В 1945 г.
фон Нейман подготовил доклад, в котором определил основные принципы работы и элементы архитектуры компьютера, на которых базируется архитектура большинства современных компьютеров


Предложения Джоржа фон Неймана:
включить в состав компьютера для хранения последовательности команд и данных специальной устройство – память, реализовать возможность передачи управления от одной программы к другой, включить в состав компьютера процессор – центральное обрабатывающее устройство


Принципы построения ЭВМ, сформулированные фон Нейманом
Наличие единого вычислительного устройства, включающего процессор, средства передачи информации и память
Линейная структура адресации памяти, состоящей из слов фиксированной длины
Двоичная система исчисления
Централизованное последовательное управление

---

Хранимая программа
Низкий уровень машинного языка
Наличие команд условной и безусловной передачи управления
АЛУ с представлением чисел в форме с плавающей точкой


Принципиальная схема Фон Неймана


Кроме машин фон Неймана существуют
потоковые и редукционные ЭВМ
В 1967 г. Дж. Деннис сформулировал принципы построения потоковых ЭВМ:
все команды, для которых есть данные, должны выполняться независимо от их места в программе;
управление вычислительным процессом переходит от программы к данным
В 1971-1974 гг. исследованы принципы создания редукционных ЭВМ, управляемых заданиями, в которых выполнение операций определяется потребностью в результате, и единообразно хранятся любые объекты: данные, программы, файлы, массивы


Основные компьютеры первого поколения


1946г.
ЭНИАК (Electronic Numerical Integrator and Computer)


ЭВМ ENIAC


1949г. ЭДСАК
Первая машина с хранимой программой - Эдсак была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г.


Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных линиях задержки
Время выполнения сложения 0,07 мс, умножения - 8,5 мс


1951 г.– создана первая отечественная ЭВМ создана в Киеве – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина)


Машина оперировала с 20 разрядными двоичными кодами
Быстродействие 50 операций/с.
Оперативная память - 100 ячеек на электронных лампах


1952 г. – БЭСМ в Москве.
Быстродействие - около 10 тыс. операций/с. над 39-разрядными двоичными числами
Оперативная память на электронно-акустических линиях задержки - 1024 слова, затем на электронно-лучевых трубках и позже на ферритовых сердечниках.
ВЗУ - 2 магнитных барабана и магнитная лента емкость свыше 100 тыс. слов.
БЭСМ-6 явилась лучшей ЭВМ 2-го поколения, уровень которой, по мнению экспертов, на несколько лет опередил уровень зарубежных аналогов


БСЭМ-1


БСЭМ-2


БСЭМ-6


БСЭМ-6


Второе поколение компьютеров
1958-1964 гг.

электронные лампы и дискретные транзисторные логические элементы
ОЗУ  - до 1000 байт быстродействие - до 1 млн. операций/с.
оборудования ввода-вывода информации:

– устройства для работы с магнитными лентами
– магнитные барабаны
– первые магнитные диски

языки высокого уровня, трансляторы

Наборы библиотечных программ для решения:

математических задач мониторных систем, которые управляли режимом трансляции и исполнения программ (предшественники операционных систем)

Для некоторых машин 2-го поколения уже были созданы ОС с ограниченными возможностями

---

Смотрите также файлы

• Кроссворд.doc

• Предоставляет возможность введения учёта доступных для выбора кредит. Предоставление данных зарегистрированных пользователей кредитной системой.docx

• Практическое задание к субкурсу Основы психологического консультирования.docx

• Практическая работа 2.docx

• Урока по теме Письменность и знание египтян.docx