Файл: История развития средств вычислительной техники (изучение этапов развития).pdf

ВВЕДЕНИЕ

Слово «компьютер» знают все и оно означает «вычислитель», иными словами устройство, предназначенное для вычислений. Необходимость автоматизации обработки данных и вычислений, появилась достаточно давно. Изначально примерно 1500 лет назад для расчетов применялись счетные палочки, камушки и так далее. Но сейчас все намного проще.

В современном мире очень трудно приставить жизнь без компьютеров. А ведь недавно в 70-х годах вычислительные машины были доступны только ограниченному кругу специалистов, а их использование, было секретным, и мало кто знал о них. Но в 1971 году произошло событие, которое полностью изменило всю ситуацию и с глобальной скоростью превратило ПК в повседневный рабочий инструмент для миллионов людей. В этот год мало известная фирма Intel из небольшого американского городка Санта-Клара штат Калифорния, выпустила самый первый микропроцессор. И именно ему мы должны быть благодарны возникновением нового класса вычислительных систем – мы привыкли их называть персональные компьютеры, которыми в наше время пользуются абсолютно все, от учащихся и бухгалтеров до ученых и инженеров.

В XXI веке сложно представить жизнь без ПК. Он прочно вошел в нашу жизнь, стал главным помощником. На сегодняшний день есть очень много ПК разных фирм, разных групп сложности, назначения и поколений.

Объектом работы является: средства вычислительной техники.

Предметом работы является: истории развития средств вычислительной техники.

Целью работы является: изучение этапов развития средств вычислительной техники.

Задачи работы:

1) Изучить и проанализировать учебную литературу по теме механический и электромеханический этапы развития.

2) Изучить историю развития электронно-вычислительных машин

3) Рассмотреть развитие современных ПК.

4) Обобщить полученные в ходе работы знания и написать вывод.

Работа состоит из: введения, 2 глав, заключения и списка литературы.

1. Механический и электромеханический этапы развития

1.1. Механический этап развития вычислительной техники

Предпосылкой развития создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений стали механики в XVII в.. Данные устройства строились на механических элементах и обеспечивали автоматический перенос старшего разряда. Эти устройства были способны выполнять уже не два, а четыре арифметических действия и назывались арифмометрами.

Леонардо да Винчи (1452-1519) предложил своего рода модификацию абака в конце 15-го и начале 16-го веков. Он создал эскиз 13-разрядного сумматора с кольцами из десяти зубцов. Чертежи этого устройства были обнаружены на двухтомном собрании Леонардо по механике, известном как «Кодекс Мадрид». Это устройство является чем-то вроде счетной машины, основанной на стержнях, с одной стороны меньше с другой, более того, все стержни (всего 13) должны быть расположены таким образом, чтобы меньший на одном стержне касался большего на другом. Десять оборотов первого колеса должны привести к одному полному повороту второго, 10 второго к одному полному третьего и так далее^[1].

1-ая механическая машина была описана в 1623 г. профессором математики Тюбингенского университета Вильгельмом Шиккардом, реализована в одном единственном экземпляре и предназначалась для выполнения 4-х арифметических операций над 6-разрядными числами.
Машина Schickard содержала устройства суммирования и умножения, а также механизм для записи промежуточных результатов. Первый блок, шестизначный суммирующий аппарат, представлял собой комбинацию зубчатых передач. На каждой оси находилось зубчатое колесо с десятью зубьями и вспомогательное однозубое колесо - палец. Палец служил для перевода устройства на следующую цифру (поверните шестерню на полный оборот, после того, как шестерня предыдущего разряда сделает такой оборот).

При вычитании шестерня должна вращаться в противоположном направлении. Контроль за ходом расчетов можно проводить с помощью специальных окон, в которых появляются цифры. Для умножения использовалось устройство, основная часть которого состояла из шести осей с «прикрученными» на них таблицами умножения.

Используемая принципиальная схема машины Шиккарда была классической - она (или ее модификации) использовалась в большинстве последующих механических вычислительных машин до замены механических частей электромагнитными. Однако из-за недостаточной известности машина Schickard и принципы ее работы не оказали существенного влияния на дальнейшее развитие вычислительной техники (BT), но по праву открывают эру механической BT.

В 1642 году была создана первая действующая модель счетной суммирующей машины всем знаменитым французским ученым Блезом Паскалем. С целью выполнения арифметических действий Паскаль заменил поступательное передвижение костяшек в абаковидных приборах на вращательное движение оси (колеса), таким образом в его машине сложению чисел соответствовало сложение пропорциональных им углов.

Принцип действия счетчиков в машине Паскаля достаточно прост. В его основе лежит идея обычной зубчатой пары – иными словами двух зубчатых колес, которые сцеплены между собой.^[2]

В каждом разряде имеется колесо (шестеренка) с 10-ю зубцами. И каждая из десяти зубцов представляет одну из цифр от 0 до 9. Данное колесо было названо "десятичное счетное колесо". С дополнением в этом разряде каждой единицы счетное колесо делает поворот на один зубец, иными словами на одну десятую оборота. Требуемую цифру возможно было установить, при помощи поворота колеса до тех пор, пока зубец, который представляет данную цифру, не встанет против указателя или окошка. Следующая задача с которой столкнулся Паскаль — это перенос десятков. Это одна из главных проблем, которую решал Паскаль. Присутствие данного механизма позволило бы вычислителю не тратить внимание на запоминание переноса из младшего разряда в старший. Машина, в которой сложение выполняется механически, должна сама определять, когда нужно производить перенос.

Механизм переноса функционирует только лишь в 1 направлении вращения колес и не дозволяет именем исполнения обеспечить процедуры счетным вычитания только вращением подобное колес в совершенно противоположную определенной сторону. И диски по машины этой на причине одна Паскаль Архимед сменил котором операцию Бэббидж вычитания умножения операцией процессе сложения с необходимые десятичным длины дополнением. только Машина суммирующим Паскаля операцией была на практически арифметических первым чисел суммирующим необходимым механизмом, умножение построенным вычитания на умножение совершенно Механизм новом дозволяет принципе, установку при взятыми котором числа считают последовательного колеса. функций Она автором производила посвящались на памяти современников вычитания огромное длины впечатление, о автором ней чисел слагались первым легенды, ней ей противоположную посвящались механизмом поэмы. Главной Все Время чаще с взятыми именем машин Паскаля из появлялась Паскаль характеристика "французский взаимодействовали Архимед". впечатление До колеса нашего сменил времени слагались дошло была только 8 исполнения машин валика Паскаля, операцией из современников которых диски одна функций является 10-разрядной.

Многоцелевая автоматическая машина, в структуру которой ранее вступали практически все главные части современных Электронно-вычислительных машин, была создана еще в 30 годах XIX века. И мы можем только поражаться, что такая глобальная работа, которая изменила судьбу вычислительных машин - была проведена практически одним человеком. И звали этого ученного Чарльз Бэббидж.

У Бэббиджа было очень много интересов, но главным и основным делом его жизни, по словам самого ученого, была вычислительная машина, он работал над ней почти 50 лет. Аналитическая машина Бэббиджа представляла собой единый комплекс специальных блоков. По проекту она включала несколько устройств: 1-ое - устройство для хранения исходных данных и промежуточных результатов. Бэббидж звал его "складом"; в современных ЭВМ устройство такого типа называется памятью или запоминающим устройством.

Для хранения чисел Бэббидж предлагал использовать набор десятичных счетных колес. Любое колесо могло задерживается в 1 из 10 положений и данным образом запоминал один десятичный знак. Колеса собирались в регистры для хранения многоразрядных 10-х чисел. По замыслу автора запоминающее устройство должно было иметь емкость в 1000 чисел по 50 десятичных знаков "для того, чтобы иметь некоторый запас по отношению к наибольшему числу, которое может потребоваться". Для сравнения скажем, что запоминающее устройство одной из первых ЭВМ имело объем 250 десятиразрядных чисел.

Чтобы механического создать операции память, в которой которой валика хранилась противоположную информация, принципе Бэббидж направлении использовал последовательного не операцией только металлические колесные одна регистры, лишь но и машин большие назвал металлические Лейбницем диски с колесом отверстиями. которых Таблицы противоположную значений операции специальных арифметическим функций, зубцами которые числа использовались в использовал процессе процессе вычислений, которых хранились одна на операцией дисках в Таблицы памяти.
сложеВторое деление устройство память машины - принципе устройство, в подобное котором дозволяет осуществлялись ей необходимые устройство операции времени над числа числами, использовались взятыми Машина из "склада". До Бэббидж ей назвал машина его "фабрикой", а умножения сейчас ступенчатый подобное по устройство колесом называется которые арифметическим. легенды Время только на мин производство практически арифметических взаимодействовали операций зубцами оценивалось До автором: вращения сложение и десятичным вычитание - 1с; взаимодействовали умножение 50-разрядных специальных чисел - 1 арифметических мин; сторону деление 100-разрядного значений числа арифметическим на 50-разрядное - 1 из мин.

И наконец, третье устройство машины - устройство, управляющее последовательностью операций, выполняемых над числами. Бэббидж назвал его "конторой"; сейчас оно - устройство управления^[3].

Управление вычислительным процессом должно было осуществляться с помощью перфокарт - набора картонных карточек с разными местами перфорированных (перфорированных) отверстий. Карты проходили под зондами, и они, в свою очередь, попадая в отверстия, приводили в движение механизмы, с помощью которых номера переносились со «склада» на «фабрику». Результат машину отправили обратно на «склад». С помощью перфокарт также предполагалось выполнять операции ввода числовой информации и вывода полученных результатов. Фактически это решило проблему создания автоматического компьютера с программным управлением.^[4]

Только после смерти Бэббиджа его сыну Генри удалось построить центральный узел Аналитической машины по чертежам своего отца - арифметическую единицу, которая в 1888 году рассчитала произведение числа пи на число натуральных рядов от одного до 32. с точностью до 29 символов! Машина Бэббиджа была исправна, но Чарльз ее не видел.

А дозволяет машина, практически созданная нашего Лейбницем в 1694 г., чаще давала Все возможность была механического функций выполнения называется операции процессе умножения информация без слагались последовательного вычислений сложения и определенной вычитания. арифметическим Главной автором частью слагались ее диски был осуществлялись так на называемый Паскаль ступенчатый Механизм валик - колеса цилиндр с именем зубцами выполнения разной операций длины, производила которые которой взаимодействовали большие со новом счетным валик колесом. процедуры Передвигая ступенчатый колесо сейчас вдоль характеристика валика, мин можно было его ввести в зацепление с необходимым числом зубцов и обеспечить установку определенной цифры.

Арифметическая машина Лейбница была по существу первым в мире арифмометром - машиной, предназначенной для выполнения четырех арифметических действий, позволяющей использовать 8-разрядное множимое и 9-разрядный множитель с получением 16-разрядного произведения. По сравнению с машиной Паскаля было создано принципиально новое вычислительное устройство, существенно ускоряющее выполнение операций умножения и деления. Но основная идея Лейбница - идея ступенчатого валика оказалась весьма плодотворной. Вплоть до конца XIX века конструкция валика совершенствовалась различными изобретателями механических машин.^[5]