Этапы развития вычислительной техники

Этапы развития вычислительной техники

Историю совершенствования механизмов, облегчающих вы- числения, можно разделить на три основных этапа:

1)           механический: регистрируются механические перемеще- ния элементов конструкции. Так как при этом можно предусмотреть любое количество различимых состояний, конструкции этого этапа ориентированы на десятичную систему счисления. В истории разви- тия этих механизмов можно выделить следующие этапы:

–    простейшие ручные приспособления (период с IV тысячеле- тия до н.э). К ним относятся палочки, счѐты абак: глиняная пластинка с желобами, в которых определѐнным образом раскладывались ка- мешки, русские счѐты: камешки нанизаны на проволоку;

–     вычислительные устройства: арифмометры разных конст- рукций (с середины XVII века). Первый удобный для расчетов ариф- мометр создал Блез Паскаль в 1642 году. Его машина могла выпол- нять сложение и вычитание чисел с 6 – 8 разрядами и имела неболь- шие габариты. Следующий этап в принципиальном усовершенство- вании арифмометров принадлежит Лейбницу. В 1673 году он пред- ставил машину, которая могла выполнять четыре арифметических действия;

–     автоматизация вычислений – механические устройства, ра- ботающие по заданной программе. Идея разделения информации на команды и данные принадлежит Чарльзу Бэббиджу, который в 1822 году представил машину, которая могла рассчитывать таблицы не очень сложных функций.

В механических арифмометрах использовался принцип работы часового механизма: система взаимосвязанных зубчатых колес разно- го диаметра, в которой поворот каждого колеса на один зубчик соот- ветствовал изменению на единицу определенного разряда числа.

2)      Электромеханический – в счетных устройствах использу- ются электромагнитные реле (первая половина XX века). Первая ма- шина такого типа была построена немецким инженером Конрадом Цузе в 1941году. В 1943 году появились машины Марк-1, затем Марк-2, созданные американцем Говардом Эйкеном. Эти машины

выполняли арифметические операции с 23-значными десятичными числами и работали гораздо быстрее механических.

3)      Электронный – регистрируются не механические смеще- ния, а состояния элементов конструкции. При этом оказалось удобнее всего использовать не десятичную, а двоичную систему счисления (включено/выключено, заряжено/разряжено, есть контакт/нет контак- та). Первая машина такого типа, ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer), была создана в США под руководством группы спе- циалистов Говарда Эйкена, Дж. Моучли, П. Эккерта и введена в экс- плуатацию 15.02.1945 г.

По элементной базе выделяют 5 поколений ЭВМ (периоды указаны условно):

–       первое поколение – на электровакуумных лампах (1945– 1955 г.г.);

–   второе поколение – на транзисторах (1955-1965 г.г.);

–     третье поколение – на микросхемах. Разрабатываются се- мейства машин с единой архитектурой, что приводит к программной совместимости, т. е. при появлении новой марки ЭВМ отпала необ- ходимость переписывать заново все программы, которые были разра- ботаны для предыдущей марки (1965–1970 г.г.);

–    четвѐртое поколение – на интегральных схемах. Это суще- ственно увеличило скорость работы, уменьшило энергоѐмкость, стоимость и габариты ЭВМ. Происходит переход к персональным ЭВМ. Создаются многопроцессорные и многомашинные комплексы (с 1970 г.);

–       пятое поколение – суперкомпьютеры на больших инте- гральных схемах. Используются магнитные, лазерные, голографиче- ские принципы различения состояний. Машины этого поколения ориентированы на логическое программирование (обслуживание экспертных систем, плохо формализованных задач).