Лекция № 11 История развития вычислительной техники Поколения ЭВМ

Лекция № 11

История развития вычислительной техники

Поколения ЭВМ

Слово «компьютер» означает «вычислитель», то есть устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Многие тысячи лет назад для счёта использовались счётные палочки, камешки и т.д. Более 1500 лет тому назад (а может быть и значительно раньше) для облегчения вычислений стали использоваться счёты.

1642 г. – Блез Паскаль изобрёл устройство, механически выполняющее сложение чисел.

1673 г. – Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия. Начиная с  XIX века арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчёты, например, расчёты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала и специальная профессия – счётчик – человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определённую последовательность инструкций (программ). Но многие расчёты производились очень медленно, так как при таких расчётах выбор выполняемых действий и запись результатов производилась человеком, а скорость его работы весьма ограничена.

Первая половина XIX века – английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство – Аналитическую машину, которая должна была выполнять вычисления без участия человека. Для этого она должна была уметь исполнять программы, вводимые с помощью перфокарт, и иметь «склад» для запоминания данных и промежуточных результатов. Бэббидж не смог довести работу до конца, однако он разработал все основные идеи, и в 1943 г. американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX в. – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы такую машину под названием «Марк-1». Ещё раньше идеи Бэббиджа были переоткрыты немецким инженером Конрадом Цузе, который в 1941 г. построил аналогичную машину.

1943 г. – Джон Мочли и Преспер Экерт  создали машину на основе электронных ламп и назвали её ENIAC (первый представитель первого поколения ЭВМ). Она работала в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1», однако для задания её программы приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. Чтобы упростить процесс задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в свей памяти. В 1945 г. Джон фон Нейман подготовил доклад о такой машине. В нём фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т.е. компьютеров. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уиклсом.

Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими устройствами – огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Всё это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям.

Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов, которые смогли заменить в компьютерах электронные лампы.

1955 г. – фирма  Bell Laboratories создаёт первый транзисторный компьютер второго поколения TRADIC, состоящий из 800 транзисторов.

1964 г. – компания IBM выпускает компьютеры третьего поколения серии IBM System/360 на основе интегральных схем.

В 1965 г. фирма Digital Equipment выпустила первый мини-компьютер размером с холодильник. Но к тому времени был подготовлен ещё один шаг к миниатюризации компьютеров – были изобретены интегральные схемы.

В 1970 г. Маршиан Эдвард Хофф  (фирма Intel) сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ – микропроцессор Intel-4004 (1973 г. – выпущен  восьмибитовый микропроцессор Intel-8008, 1974 г. – его усовершенствованная версия Intel-8080). Родился микропроцессор, а вместе с ним родилось четвёртое поколение компьютеров – то самое, с которым мы работаем сегодня.

В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер «Альтаир-8800» на основе микропроцессора Intel-8080 (его возможности были весьма ограничены: клавиатура и  экран отсутствовали, оперативная память составляла всего 256 байт). Пол Аллен и Билл Гейтс создали для компьютера интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и писать для него программы.

1981 г. – фирмой IBM был выпущен компьютер IBM PC на основе 16-разрядного микропроцессора Intel-8088 (оперативная память – 1 Мбайт). Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IBM PC) составляют более 90%  всех производимых в мире персональных компьютеров.

1983 г. – был выпущен компьютер IBM PC XT, имеющий встроенный жёсткий диск, а в 1985 г. - компьютер IBM PC AT на основе нового микропроцессора Intel-80286, работающий в 3-4 раза быстрее, чем IBM PC XT.

Сегодня мы стоим на пороге появления компьютеров пятого поколения, основанного на нанотехнологиях. И, возможно, уже через 15-20 лет сердцем нашего ПК будет не кремниевый кристалл, а колба со взвесью органических молекул…

История развития вычислительной техники

История развития персональных компьютеров

Поколения ЭВМ

1-е поколение (с середины 40-х годов). Элементная база – электронные лампы. ЭВМ отличаются большими габаритами, большим потреблением энергии, малой скоростью действия, низкой надёжностью, программирование ведётся в кодах.

2-е поколение (с конца 50-х годов). Элементная база – полупроводниковые элементы. По сравнению с ЭВМ предыдущего поколения улучшены все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки.

3-е поколение (с середины 60-х годов). Элементная база – интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надёжности, увеличение производительности. Доступ с удалённых терминалов.

4-е поколение (с конца 70-х годов по настоящее время). Элементная база – микропроцессоры, большие интегральные схемы. Улучшены технические характеристики. Массовый выпуск ПК. Направление развития – мощные многопроцессорные системы с высокой производительностью, создание дешёвых микроЭВМ. Опытные разработки интеллектуальных компьютеров. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, распределённая обработка данных, повсеместное использование компьютерных информационных технологий.