История развития вычислительной техники

§1 Даты и факты развития вычислительных средств и информации

И стория вычислений уходит своими корнями в глубь веков так же, как и история развития человечества. Накопление запасов, дележ добычи, обмен – все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчетов люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки, узелки и пр. И совершенно естественно возникла потребность в изобретении устройств, помогающих счету.

Одним из первых устройств (V – IV века до н. э.), облегчавших вычисления, можно считать специальное приспособление, названое в последствии абаком. В Древней Руси при счете применялось устройство, похожее на абак, и называлось оно «русский шот». В XVII веке этот прибор уже имел вид привычных русских счетов.

В начале XVII столетия, когда математика стала играть ключевую роль в науке, все острее ощущалась необходимость в изобретении счетной машины. К этому времени относится создание Блезом Паскалем первой счетной машины, названойПаскалиной, которая выполняла сложение и вычитание.

В1670 – 1680 годах немецкий математик Готфрид Лейбниц сконструировал счетную машину, которая выполняла все четыре арифметических действия.

1 823 г. - Английский ученый Чарлз Беббидж разрабатывает проект «Разностной машины», предвосхищавшей современную программно-управляемую автоматическую машину. В период с 1833 по 1871 г. он же предложил схему «аналитической машины», которая должна была «заменить человека в одной из самых медленных операций его ума». «Аналитическая машина» Ч.Беббиджа предполагала в своем устройстве три основные части: «склад» для хранения чисел, набиравшихся с помощью зубчатых колес; «фабрику» для операций над числами, изъятыми из склада; устройства для управления операциями с помощью перфокарт.

Одновременно дочь Джорджа Байрона леди Ада Лавлейс разрабатывает первые программы для машины Беббиджа, заложив многие идеи и, введя ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.

В1878году русский ученый П.Чебышев сконструировал счетную машину, выполнявшую сложение и вычитание многозначных чисел. Наиболее широкое распространение в то время получил арифмометр, сконструированный петербургским инженером Однером в 1874году.

Н еобходимость автоматизировать вычисления при переписи населения В США подтолкнула Генриха Холлерита к созданию в 1888году устройства, названного табулятором. В 1924году Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов.

С момента возникновения идеи Беббиджа о создании аналитической машины до внедрения персональных компьютеров прошло более полутора столетий.

1931 г. - Французский инженер Р.-Л. В. Валтат выдвигает идею использования двоичной системы счисления при создании механических счетных устройств.

Огромное влияние на развитие вычислительной техники оказали теоретические разработки математиков: А. Тьюринга и работавшего независимо от него Э. Поста.

1936 г. - Английский математик А. Тьюринг и независимо от него американский математик Э. Л. Пост выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины. «Машина Тьюринга» - универсальный преобразователь дискретной информации, теоретическая вычислительная система. Тьюринг и Пост показали возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности её алгоритмизации с учетом выполняемых им операций.

1936 г. - Немецкий инженер К.Зюс начал работы по созданию универсальных автоматических цифровых машин с программным управлением на механических элементах.

1939 г. - В США Дж. Стибницем закончена начатая в 1937 году работа над релейной машиной фирмы «Белл», которая выполняла арифметические операции над числами в двоично-пятеричной системе их представления. Это был релейный интерполятор, управляемый программной перфолентой. В 1944-1946 гг. была создана машина «Модель У» на 9000 реле, соответствующая классической беббиджевской структуре и выполняющая операции: сложения за 0.3 с; умножения –1 с; деления- 2,2 с. Она позволяла вычислять ряд функций.

1 941 г. - Под руководством Джона фон Неймана разработан компьютер MANIAC.

1945 г. - Джон фон Нейман разработал машину, которая была завершена в 1950 г. В ней был предусмотрен принцип хранимой программы и принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.

1947 – 1948 гг. – Академик С. А. Лебедев начинает работу по созданию МЭСМ – малой электронной счетной машины.

1948 г. - Американские физики У. Браттейн, Дж. Бардин и У. Шокли сконструировали транзистор. В 1956 г. им за это изобретение и за исследования полупроводников, начатые в 1945 г., была присуждена Нобелевская премия.

1949 г. - В Англии в Кембриджском университете завершена постройка под руководством М. В. Уилкса первой в мире машины с хранимой программой ЭДСАК с запоминающим устройством на 512 ртутных линиях задержки, у которой время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения – 8,5 мс.

1952 – 1953 гг. – Вводится в эксплуатацию БЭСМ – 2 (большая электронная счетная машина) с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами. ВЗУ состояло из двух магнитных барабанов и магнитной ленты емкостью свыше 100 тыс. слов.

1953 – 1957 гг. – Группой под руководством математика Дж. Бейкуса (США) разработан алгоритмический язык Фортран – «переводчик формул на машинный язык».

1954 – 1957 гг. – Фирмой NCR (США) создается первый в мире компьютер на транзисторах NCR – 304.

1960 г.– В США создается язык Кобол – язык, ориентированный на обработку коммерческой информации.

1961 г. – В СССР создана первая в стране серийная универсальная полупроводниковая ЭВМ «Днепр-1».

1967 г.– В США создана первая быстродействующая ЭВМ на Больших Интегральных Схемах.

1967 г. – В СССР под руководством С. А. Лебедева и В. А. Мельникова создается мощная полупроводниковая ЭВМ с мультипрограммной обработкой нескольких задач для научных расчетов БЭСМ – 6.

1971 г.– создан первый микропроцессор был создан фирмойIntel.. Начало широкой продажи персональных ЭВМ связано с именами С. Джобса и В.Возняка, основателей фирмы «Эпл компьютер», которая с 1977 года наладила выпуск ПК «Apple».

1974 – 1975 гг. – Появились первые сообщения о персональных ЭВМ.

1974 г. – 16 ноября с радиотелескопа, размещенного, а кратере вулкана Аресибо (США), на волне 21 см. передано первое «послание человечества к звездам», в котором в 1679 знаках двоичного кода зашифрованы основные данные о современной человеческой цивилизации.

1984 – 1985 гг. – Во всех школах СССР введен новый курс «Основы информатики и вычислительной техники».

1984 г. – Фирма IBM разработала персональный компьютер на базе микропроцессора 80286 фирмы Intel с шиной архитектуры промышленного стандарта - ISA

1985 г.– Американская фирма IBM, совершенствуя компьютер IBMPC, выпускает совместимые с ним модели IBM PC/XT, IBM PC/AT.

1985 г.– Академик А. П. Ершов создал школьный алгоритмический язык.

1988 г. – В СССР начат массовый выпуск школьных персональных компьютеров КОРВЕТ, БК- 0010 и др.

§2. Этапы развития ЭВМ

Первое поколение

П оявление электронно-вакуумной лампы позволило ученым претворить в жизнь идею создания вычислительной машины. Она появилась1946 году в США и получила название ЭНИАК, «электронный численный интегратор и калькулятор». Это событие ознаменовало начало пути, по которому пошло развитие электронно-вычислительных машин. В ЭВМ ЭНИАК было 20 тыс. электронных ламп, из которых ежемесячно заменялось 2000. За одну секунду машина выполняла 300 операций умножения или же 5000 сложений многоразрядных чисел.

ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ ЭВМ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ (1946 – середина 50-х годов)

Элементная база: электронно-вакуумные лампы, резисторы, конденсаторы.

Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов и занимает специальный машинный зал.

Быстродействие: 10-20 тыс. оп/с.

Эксплуатация слишком сложна из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.

Программирование: трудоемкий процесс в машинных кодах. При этом необходимо знать все команды машины, их двоичное представление, архитектуру ЭВМ.

Второе поколение

К концу 50-х годов был изобретен транзистор, который пришел на смену электронным лампам. Один транзистор заменял 40 электронных ламп, работал с большей скоростью, был дешевле и надежнее. Средний срок его службы в 1000 раз превосходил продолжительность работы электронных ламп.

ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ ЭВМ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ(конец 50-х – 60-ые годы)

Элементная база: полупроводниковые элементы. Соединение элементов: печатные платы, навесной монтаж.

Габариты: ЭВМ выполнены в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста. Для размещения требуется специально оборудованный машинный зал, в котором под полом прокладываются кабели, соединяющие между собой многочисленные автономные устройства.

Производительность: от сотен тысяч до 1 млн. оп/с.

Эксплуатация: упростилась. Появились вычислительные центры с большим штатом обслуживающего персонала.

Программирование: существенно изменилось, так как стало выполняться преимущественно на алгоритмических языках.

Третье поколение

П оявление интегральных схем ознаменовало новый этап в развитии вычислительной техники. В 1958 году Джон Килби впервые создал опытную интегральную схему. Первой ЭВМ, выполненной на интегральных схемах, была IBM –360 фирмы IBM.

ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ ЭВМ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ (конец 60-х – 70-ые годы)

Элементная база: интегральные схемы, которые вставляются в специальные гнезда на печатной плате.

Габариты: внешнее оформление больших – ЕС ЭВМ (единая система) схоже с ЭВМ второго поколения. Для их размещения также требуется машинный зал. А малые ЭВМ – это в основном две стойки в полтора человеческих роста и дисплей.

Производительность: от сотен тысяч до миллионов операций в секунду.

Эксплуатация: несколько изменилась. Большую роль играет системный программист.

Увеличились объемы памяти. Магнитный барабан постепенно вытесняется магнитными дисками. Появились дисплеи, графопостроители.

Четвертое поколение

Э тот период оказался самым длительным – от конца 70-х годов по настоящее время. Он характеризуется всевозможными новациями, приводящими к существенным изменениям. Следует отметить одну из самых значительных идей, воплощенных в компьютере на данном этапе: использование для вычислений одновременно нескольких процессоров. Также претерпела изменение и структура компьютера. Новые технологии создания интегральных схем позволили разработать в конце 70-х – начале 80-х годов ЭВМ четвертого поколения на больших интегральных схемах (БИС). Наиболее крупным достижением стало создание микропроцессоров. Сейчас этот период расценивается как революция в электронной промышленности. С появлением микропроцессора связано создание и применение персональных ЭВМ. Современные ЭВМ превосходят компьютеры предыдущих поколений компактностью, огромными возможностями и доступностью для разных категорий пользователей. Компьютеры четвертого поколения развиваются в двух направлениях: создание многопроцессорных вычислительных систем и изготовление дешевых персональных компьютеров, а на их основе – компьютерных сетей.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/71134-istorija-razvitija-vychislitelnoj-tehniki