Файл: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (Электромеханический этап).pdf

ВВЕДЕНИЕ

В чём же заключается актуальность данной темы? Всё просто! Вычислительная техника стала неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Любое, даже мелкое производство, бизнес, учеба и свободный досуг не может обойтись без вычислительной техники. Используя всего лишь один компьютер можно в разы увеличить эффективность и продуктивность предприятий и производств. Так что же такое вычислительная техника? Это устройство или совокупность устройств, предназначенных для автоматизированной обработки данных. Наш с вами компьютер в переводе с английского (computer) и является тем самым вычислителем. ЭВМ (электронно-вычислительная машина) же представляет собой комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

В своей курсовой работе я постараюсь раскрыть данную тему, рассказать об истории развития и дальнейших перспективах современной вычислительной техники. Прогрессивное человечество тесно связано с техникой и гаджетами и, шагая в ногу со временем, необходимо повышать свои знания и, соответственно, повышать продуктивность вычислительной техники, продумывая новые технологии и решая новые задачи.

ГЛАВА 1. ЭТАПЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

По сегодняшний день человек всячески пытается облегчить свой повседневный быт, упростить некоторые моменты в своей жизни, в работе. История первого вычислительного прибора тесно связана с людьми, а именно с попытками облегчить и упростить жизнь. Итак, рассмотрим основные этапы развития техники и гаджетов того времени. [14]

Ручной этап или простейшие ручные приспособления

Со времен возникновения человека разумного этап вычисления сформировался при помощи пальцев рук и ног. Сегодня же современный человек также использует эту систему. Для того чтобы зафиксировать свои вычисления древние пользовались всеми возможными приспособлениями. А именно: делали насечки на деревьях, камнях, внутри пещер; вязали узелки, ломали палочки, пытались рисовать линии на твёрдых поверхностях. Считали с помощью группирования и перемещения предметов (всего того, что попадалось под руки). [1]

Для упрощения и на смену ручному этапу придумали «современный» по тем временам счетный прибор – абак. [6] Он до сих пор сохранился, но в виде различных видов счетов.

Абак (abacus) в переводе с греческого – доска. Это простейшее счетное устройство, которое являлось первым «развитым» гаджетом человечества. В отличии от пальцев рук и ног, преимуществом была возможность выполнять вычисления по разрядам. Первым таким вычислительным устройством пользовались в Древней Греции, Древнем Риме приблизительно с IV века до н.э. Европейцы применяли абак до XVIII века. Россия также не осталась в стороне и уже в 16-17 вв. на основе этого гаджета придумала другое устройство – русские счёты. Основными классическими формами абака являлись русские, японские и китайские счёты. Эти вычислительные приборы сохранились и до наших дней, однако утратили свою популярность после появления карманных электронных калькуляторов в 70-е годы. И даже попытки усовершенствования счётов, а точнее их модернизация путём объединения их с таблицей умножения были четны. Так, на смену простейшим ручным приспособлениям пришла новая ветка истории – механика и механические приспособления. [6]

Механический этап. Механические устройства и приспособления

Началом вычислений механическими устройствами является 17в. Первыми механическими приспособлениями были механизмы, аналогичные современным часам. Идеей послужили старинные башенные часы, которые были синхронизированы так, что в заданное время они включали определенные механизмы, которые в свою очередь запускали систему колоколов башни. [17]

Далее я хочу рассказать о великих ученых, так сказать первооткрывателях современных гаджетов. О их вкладе, о их результате и их механических «детях». Чтоб не расписывать все это, я попробую составить таблицу, в которой буду повествовать основные моменты и творения ученых, без которых мы бы и дальше считали на пальцах и записывали свои измерения на стенах. [4]

Таблица 1. Великие ученые и их вклад в развитие современности

Электромеханический этап

Этот этап в истории развития вычислительной техники был наименее продолжительным, приблизительно 60 лет. В таких науках как: управление и планирование, статистика, экономика, прикладная электротехника – были необходимы массовые расчёты. Это и послужило предпосылками возникновения электромеханического этапа. [4]

Классическим представителем сего этапа был САК (счётно-аналитический комплекс), предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях. Создателем первого образца принято считать Германа Холлерита. Он в 1887 году из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора создал первый комплекс САК. Во всем мире стало много последователей, которые трудились над улучшением данного комплекса, но не многим довелось довести дело до конца. Самым популярным принято считать комплексы фирмы IBM, Ремингтон и Бюль. Концом данного этапа считается создание сложных релейных и релейно-механических систем. Они были способны выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме с высокими скоростями. В 1957 году в СССР создали релейную вычислительную машину РВМ-1 – это было последним крупным проектом релейной вычислительной техники. [17, 15, 9]

Электронный этап

Предыдущий этап был вовсе неплох, выполнял поставленные задачи, однако скорость его не совсем удовлетворяла потребностей. На смену электромеханическому этапу приходит новый, модернизированный этап – электронный. Главной особенностью его развития было в том, что релейная вычислительная техника переходит в электронные безынерционные элементы высокого быстродействия.

В 1943 году первой ЭВМ можно считать машину Colossus, созданную английским ученым при участии Алана Тьюринга. Однако принято считать все же первой ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), созданную в США в конце 1945 г. [7, 20, 21]

По основам первой английской ЭВМ Colossus был создан и выпущен в прокат фильм «Игра в имитацию». Главную роль профессора Алана Тьюринга сыграл Бенедикт Камбербэтч. По сюжету английский математик и логик пытается взломать код немецкой шифровальной машины Enigma во время Второй мировой войны. [3, 4, 7]

Компьютер Epsac завершил электронный этап и положил начало новому этапу развития ВТ – поколению универсальных ЭВМ.

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОКОЛЕНИЙ ЭВМ

Таблица 2. Краткое описание поколений развития ЭВМ

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) – это сложная система, включающая в себя программное обеспечение (отладчики, редакторы текста, загрузчики, трансляторы текста) и технические средства (микросхемы, печатные платы, источники питания, кабели, дисплеи, печатные устройства и т.п.). [4, 6]

Программное обеспечение – продукт, написанный на языке программирования (формальная система знаков, для понимания программ понятной для исполнителя). [4,6]

Далее мы рассмотрим основные этапы развития ЭВМ по таблице 2.

Первое поколение (1 этап)

До 1955 г. Началом возникновения эры ЭВМ принято считать 1946г. Именно тогда было положено начало опытной эксплуатации первых образцов данных машин. Сведений о первых изобретениях сохранилось немного. Материалы были засекречены, либо действительно не сохранилось ввиду халатности людей. Что мы знаем о них: масса около 30т, 18 тыс. электронных ламп мощностью 150 кВт (данной мощности хватает для питания небольшого завода), объём памяти 20 десятиразрядных десятичных чисел. В оперативных запоминающих устройствах использовали магнитные барабаны, электронно-лучевые трубки. Запоминающие устройства были сделаны из магнитных лент, перфокарт, коммутаторах. [4, 6, 12]

Работа ЭВМ данного этапа выполнялась в двоичной системе счисления на машинном языке. Программы были направлены лишь на конкретные машины. Из-за зависимости они прекращали свою работу вместе.

В середине 50-х годов появились новые языки программирования (ЯСК), позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную запись (словесную или буквенную) и десятичные числа.

К электронно-вычислительным машинам первого поколения относятся такие представители, как: UNIVAC, ENIVAC, БЭМС-2, ЭВМ «Минск», ЭВМ «Урал». [6, 18, 20]

Второе поколение (2 этап)

В 1948 г. Уильямом Шокли были изобретены полупроводниковые транзисторы. Они с 1958 г. Они применялись в ЭВМ так как были более надежнее, долговечнее, малы в размерах и могли выполнять значительно большие объёмы работ и вычислений. Транзисторы имели значительную оперативную память и могли заменить примерно 40 электронных ламп, так как обладали большей скоростью. По истечению времени транзисторы вытеснили лампы. [6, 12, 13]

Носителями информации выступали магнитные ленты и магнитные сердечники (первые магнитные диски). Отличительными свойствами носителей было то, что они были запрограммированы так, что последующая команда начинала свое действие еще до конца действия предыдущей программы.

Создали широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе. [6]

Третье поколение (3 этап)

За основу третьего поколения машин брали интегральные схемы. Они имели единую архитектуру, то есть были совместимы. Первые интегральные схемы (микросхемы) появились в 1960 г. Они имели очень маленькие размеры, но огромный функционал. Именно поэтому они и получили свою популярность, не имеющие аналогов на то время. По своей работы микросхемы в разы превосходили работу транзисторов. Одна такая микросхема могла заменить тысячи, а то и десятки тысяч транзисторов. Компьютеры третьего поколения могли одновременно выполнять несколько задач (другими словами имели свойство мультипрограммирования). Память отвечала за многие задачи, операционная система возложила на себя ответственность управлять ресурсами и самими устройствами.