| РЕКОМЕНДАЦИИ К ПОДГОТОВКЕ РЕФЕРАТА
Изучите по конспекту тему «История развития вычислительной техники».
и подготовьте по этой теме реферат:
Требования к содержанию и оформлению реферата:
- реферат пишется от руки либо предоставляется в печатном варианте на листах формата А4;
- реферат должен содержать: титульный лист, лист содержания, лист с анатациями, отдельно на последнем листе указать список литературных или электронных источников.
- количество страниц – не менее пяти (не считая титульного листа, содержания и литературных источников).
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
План:
Первые вычислительные устройства
Компьютеры первого поколения
Компьютеры второго поколения
Компьютеры третьего поколения
Компьютеры четвёртого поколения
Компьютеры пятого поколения
Вопросы для самоконтроля
Литература
Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. С развитием цивилизации появлялись новые направления деятельности человека, связанные с обработкой больших объёмов информации.
Первые вычислительные устройства
Ещё более 1000 лет назад для облегчения вычислений стали использовать счёты.
В 1642 году Блез Паскаль
изобрёл устройство, механически выполняющее сложение чисел.
В 1694 году
немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц
сконструировал арифмометр
, позволяющий выполнять над числами четыре арифметических действия – сложение, вычитание, умножение и деление.
Из всех изобретателей прошлых столетий, внесших вклад в развитие вычислительной техники, наиболее близко к созданию компьютера в современном представлении подошёл англичанин Чарльз Бэббидж
. В 1822 году
он построил пробную модель вычислительного устройства, назвав её «Разностной машиной
». Работа модели основывалась на принципе, известном в математике как «метод конечных разностей». Данный метод позволяет вычислять значения числовых выражений, употребляя только операцию сложения, и не выполнять умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. При этом предусматривалось применение десятичной системы счисления (а не двоичной, как в современных компьютерах). В 1834 году
Бэббидж пришёл к идее создания более совершенного устройства – Аналитической машины
, имеющей удивительно много общего с современными компьютерами. Предполагалось, что это будет вычислительная машина для решения широкого круга задач, способная выполнять основные операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Предусматривалось наличие в машине «склада» и «мельницы» (в современных компьютерах им соответствуют память и процессор). Причём планировалось, что работать она будет по программе, задаваемой с помощью перфокарт, а результаты можно будет выдавать на печать и даже представлять их в графическом виде. Но Бэббидж не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени.
Чарльз Бэббидж Блез Паскаль
Первая счётная машина, использующая электрические реле
, была сконструирована в 1888 году
американцем Германом Холлеритом
и уже в 1890 году
применялась при переписи населения. В качестве носителя информации применялись перфокарты
. Они были настолько удачными, что без изменений просуществовали до наших дней.
Компьютеры первого поколения
(1945 – 1954 гг.)
Компьютеры первого поколения работали на электронных лампах.
Основоположниками компьютерной науки считаются Клод Шеннон
– создатель теории информации, Алан Тьюринг
– математик, разработавший теорию программ и алгоритмов и Джон фон Нейман
– автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла ещё одна новая наука, связанная с информатикой – кибернетика
– наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер
.
В 40-х годах ХХ века
несколько групп исследователей повторили попытку Бэббиджа на основе техники ХХ века – электромеханических реле.
Клод Шеннон Норберт Винер
В 1941 году
немецкий инженер Конрад Цузе
построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны его работы не были опубликованы.
В США в 1943 году
на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен
создал более мощный компьютер под названием Марк-1
. Он позволял производить вычисления гораздо быстрее и реально использовался для военных расчётов.
Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недостаточно надёжно. Поэтому, начиная с 1943 года,
в США группа специалистов Пенсильванского университета под руководством Джона Моучли
и Преспера Экерта
начала конструировать компьютер ENIAC
(Electronic Numerical Integrator and Computer) на основе электронных ламп. ENIAC принято считать первой электронной вычислительной машиной. Он содержал 17000 электронных ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимал площадь 300 квадратных метров. Он был построен в 1945 году
и в тысячи раз превосходил по быстродействию релейные вычислительные машины. У созданной машины также как и у других первых ЭВМ, был серьёзный недостаток – исполняемая программа хранилась не в памяти машины, а набиралась сложным образом с помощью внешних перемычек. Чтобы ускорить процесс задания программ, Моучли и Экерт стали конструировать новый компьютер, который мог бы хранить программу в памяти.
В 1945 году
к этой работе был привлечён знаменитый математик Джон фон Нейман
. Он сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, в соответствии с которыми работают и современные компьютеры. Согласно этим принципам компьютер должен иметь:
- арифметико-логическое устройство
, выполняющее математические и логические операции;
- устройство управления
, которое организует процесс выполнения программ;
- запоминающее устройство (память)
для хранения программ и данных;
- внешние устройства для ввода и вывода
информации
.
В основе работы компьютера лежат следующие принципы:
- Принцип двоичного кодирования
. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.
- Принцип программного управления
. Из этого следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности.
- Принцип однородности памяти
. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
- Принцип адресности
. Структурно основанная память состоит из пронумерованных ячеек; Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Машины, построенные на этих принципах, называются Фон-Неймановскими.
Компьютеры второго поколения
(1955 – 1964 гг.)
В компьютерах второго поколения вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны – далёкие предки современных жёстких дисков. Всё это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.
Главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня – Фортран, Алгол, Кобол. Программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла.
Наиболее распространёнными ЭВМ второго поколения были «Элиот
» (Англия), «Сименс
» (ФРГ), «Стретч
» (США).
Первой отечественной ЭВМ была МСЭМ
(малая электронная счётная машина), выпущенная в 1951 году
под руководством Сергея Александрович Лебедева
. В СССР широко использовались «Раздан-2
», серия машин «Минск
», «Урал
», «Наири
», «Мир
». Наиболее совершенной машиной этого поколения была БЭСМ-6
(большая электронная счётная машина), созданная коллективом академика С.А.Лебедева.
Компьютеры 40-х и 50-х годов были доступны только крупным компаниям и учреждениям, так как они стоили очень дорого и занимали несколько больших залов. Первый шаг к уменьшению размеров и цены стал возможен с изобретением транзисторов в 1948 году
.
Через 10 лет, в 1958 году Джек Килби
придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 году Роберт Нойс
(будущий основатель фирмы Intel) изобрёл совершенно новый метод, позволивший на одной пластине создать и транзисторы, и все соединения между ними (их назвали интегральными схемами
или чипами
, и на таких схемах работали компьютеры следующего, третьего поколения).
Компьютеры третьего поколения
(1965 – 1974 гг.)
В компьютерах третьего поколения впервые стали использоваться интегральные схемы – целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В то же время появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в качестве оперативной.
В 1968 году
фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах.
В третьем поколении ЭВМ были созданы крупные серии ЭВМ, различающиеся своей производительностью и значением. Это – семейство больших и средних машин IBM 360/370, разработанных в США. С Советском Союзе были созданы аналогичные машины: ЕС ЭВМ
(Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ
(Система Малых ЭВМ) и «Электроника
» (система микро-ЭВМ).
Компьютеры четвёртого поколения
(с 1975 г.)
В 1978 году
был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру – фирма Intel выпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору ЭВМ, где на одном кристалле кремния была размещена такая большая электронная схема как процессор ЭВМ. Однокристальные процессоры стали называть микропроцессорами
. Так появился первый микропроцессор Intel-4004
. Уже через год был выпущен процессор Intel-8008
, который работал в два раза быстрее своего предшественника. Так появились компьютеры четвёртого поколения, базовым элементом которых стал микропроцессор. Вначале микропроцессоры использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair
был сделан на базе процессора Intel-8080
, выпущенного в 1974 году
. Разработчик Altair – компания MIPS из штата Нью-Мехико. У компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали. Вскоре у Altair появились и дисплей, и клавиатура, и добавочная оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала на бумажной ленте, а затем на гибких дисках).
В 1976 году
был выпущен первый компьютер фирмы Apple.
Вскоре к производству ПК присоединилась и фирма IBM. В 1981 году
она выпустила первый компьютер IBM РС
. Благодаря принципу открытой архитектуры этот компьютер можно было самостоятельно модернизировать, добавлять в него дополнительные устройства. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами.
В конце 1975 года Пол Ален
и Билл Гейтс
(основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера Altair интерпретатор языка программирования Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютерами и легко писать для них программы.
Успех Altair-8080 заставил многие фирмы также заняться производством персональных компьютеров. Росту объёма продаж способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых применений, например, программа для редактирования текстов WordStar (1978 год) и табличный процессор VisiCalc (1979 год).
Билл Гейтс Пол Аллен
В конце 1980 года
группа конструкторов в составе фирмы IBM под руководством Дона Эстриджа
и Льюиса Эггебрехта
получила задание – разработать первый реальный ПК фирмы IBM. Конструкторы изучили господствующие стандарты, опыт других успешных систем и включили все эти особенности – и даже больше – в новый ПК. С тех пор фирма IBM продала миллионы ПК, её продукция выросла в целое семейство компьютеров и внешних устройств. Для этого семейства написано больше программных продуктов, чем для любой другой системы, имеющейся на рынке.
Компьютеры пятого поколения
В 1982 году
в Японии была принята программа разработки пятого поколения ЭВМ. Предполагалось, что к 1991 году
будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта, планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки – задачи хранения и обработки знаний. Такой компьютер будет работать на молекулярном уровне, а его базовый элемент, называемый «нейрочипом
», будет в миллионы раз сложнее нынешних процессоров, т. к. он является электронным аналогом клетки человеческого мозга.
Вопросы для самоконтроля
:
1. Компьютеры какого поколения применяются в современном мире?
2. По какому признаку компьютеры разделяют на поколения?
3. Перечислите первые ЭВМ, созданные в СССР.
4. Когда и где была создана первая ЭВМ? Как она называлась?
5. Назовите выдающихся ученых в области изобретения ЭВМ.
Литература
:
1. Губарев В.Г. Программное обеспечение и операционные системы ПК. Серия «Учебники, учебные пособия». Ростов н/Д: Феникс, 2002. – 384 с.С. 7 – 10.
2. Информатика: Базовый курс / С.В.Симонович и др. – СПб.: Питер, 2001. – 640 с.: ил. С. 39 – 43.
|