|
|
| Добро пожаловать в
пользовательский раздел сайта! |
| |
| Библиотека
: Информатика : Информация,
информационное процессы: Вычислительные средства и история их
развития. |
|
Информатика как наука
оперирует вычислительными средствами, которые можно
разделить на две категории:
·
вычислительные
приборы (счеты, логарифмическая линейка, калькулятор) –
средства в которых автоматизированы только действия над
данными;
·
вычислительные машины
(ЭВМ разных поколений) – средства в которых
автоматизированы и действия над данными и порядок их
выполнения.
История развития
вычислительных средств уходит своими корнями в далекое
прошлое. Исторически первыми вычислительными средствами,
несомненно, были пальцы первобытного человека, на смену
которым пришли камешки и палочки, пока арабы, наконец,
не придумали Aбак. Абак
представляет собой доску с бороздками, в которые уложены
мелкие камешки. Абак не получил широкого
распространения, так как доска выполнялась из камня и
имела довольно большую массу. Такого недостатка как
большая масса нет у другого прибора, который пришел на
смену абаку. На рубеже 12 – 13 веков на Руси были
изобретены счеты, которые по принципу действия очень
напоминают абак, но в тоже время счеты не имеют
недостатков присущих вычислительным средствам того
времени, наверное, именно это обстоятельство определило
столь долгий век счетам, как вычислительному средству,
кое-где и сейчас можно встретить счеты.
Следующим важным этапом
развития вычислительной техники стало создание Блезом
Паскалем механического арифмометра получившего название
Паскалина. Первое упоминание об этой машине
относится к 1642 году, хотя первый рабочий образец
появился тремя годами позже. За все время было
изготовлено около 50 таких машин, восемь из которых
дожили до наших дней. Разработка Паскаля определила
направление развития вычислительной техники на несколько
веков. |
.Рис.
2.
Блез Паскаль (19.06.1623 – 19.08.1662)
– выдающийся французский математик, физик, литератор и
философ.
|
|
Идеи Паскаля развил Готфрид Лейбниц,
который сначала стремился усовершенствовать арифмометр
Паскаля, а затем предложил свой вариант механической
счетной машины, которую продемонстрировал в феврале 1673
года на заседании Лондонского королевского общества |
|
Рис. 3.
Готфрид Вильгельм фон Лейбниц.
|
|
Идею создания счетной машины развил
английский ученый Чарльз Беббидж. В 30-х годах
XIX
века у него возникла мысль создать
универсальную вычислительную машину, которую Беббидж
назвал аналитической. В проекте аналитической машины
ученый пришел к идее программного управления
вычислительным процессом. Ему удалось увлечь своим
проектом многих людей, в том числе леди Аду Августу
Лавлейс (дочь знаменитого английского поэта Байрона),
которая взяла на себя обязанность разработки программ
для аналитической машины Беббиджа. Несмотря на все
усилия, Чарльзу Беббиджу не удалось построить свою
аналитическую машину, его труды продолжил его сын Генри
Простон Беббидж в 80-х, 90-х годах
XIX
века, которому удалось не только
построить аналитическую машину, задуманную его отцом, но
и произвести на ней вычисления. Таким образом он доказал
правильность идей предложенных его отцом – Чарльзом
Беббиджем. |
|
Рис. 4.
Чарльз Беббидж.
|
|
В 1896 году в США создается компания «Tabulating
Machine Company»
(TMC),
основателем которой стал Герман Холлерит. В 1921 году
Холлерит покинул компанию, а ее новый руководитель Томас
Уотсон в 1924 году переименовал компанию в
IBM
(International
Business Machines).
Так начиналась эпоха будущего гиганта компьютерной
индустрии.
Идея создания вычислительной машины,
способной облегчить рутинные вычислительные операции,
выполняемые человеком, захватила умы многих ученых во
всем мире. Одним из таких ученых был Конрад Цузе. В
конце 30-х, начале 40-х годов ХХ века он последовательно
создал четыре варианта электромеханических
вычислительных машин получивших название
Z1,
Z2,
Z3
и
Z4
соответственно. Нужно отметить, что
Z4
оставалась единственной вычислительной машиной
работавшей в Европе. |
|
Рис. 5.
Конрад Цузе
(22.06.1910 – 18.12.1995)
– немецкий конструктор и изобретатель. Сконструировал
первые электромеханические вычислительные машины,
придумал первый алгоритмический язык программирования
Планкалкюль.
|
|
В 1942 году под руководством
Джона Экерта и Джона Моучли в США началась разработка
быстродействующей электронной вычислительной машины,
которая получила название
ENIAC (название образовано как
аббревиатура английских слов «электронный числовой
интегратор и вычислитель»). Вскоре к разработке проекта
примкнул Джон фон Нейман, которому удалось внести
серьезные усовершенствования в проект и сформулировать
основные принципы работы электронных вычислительных
машин (ЭВМ). Создание ENIAC
открыло эру электронных вычислительных машин, которые за
свою чуть более чем полувековую историю прошли четыре
поколения своего развития.
Поколения ЭВМ определяются элементной
базой, на которой построена вычислительная система.
Первое поколение ЭВМ имело элементную базу – вакуумные
электронные лампы, отсюда вытекали большие размеры
первых электронных вычислительных машин и высокое
потребление энергии
Одним из важнейших этапов в развитии
вычислительной техники стала разработка и запуск
большой электронной счетной машины (БЭСМ), которая
оказалась самой быстродействующей ЭВМ в мире.
Разработкой проекта БЭСМ руководил Сергей Алексеевич
Лебедев. |
|
Рис. 6
Сергей Алексеевич Лебедев.
|
|
В середине 50-х годов ХХ
века началось производство полупроводниковых приборов,
которые пришли на смену электронным лампам. Именно
полупроводники определили начало второго поколения
вычислительной техники. Применение полупроводников
позволило резко уменьшить габариты вычислительных машин
и значительно снизить энергопотребление.
Третье поколение ЭВМ в своей
основе имеет интегральные схемы, которые на одном
кристалле полупроводника объединяют десятки и сотни
полупроводниковых приборов, что позволило еще уменьшить
габариты ЭВМ и еще уменьшить энергопотребление.
Переход от интегральных схем к большим
интегральным схемам (БИС) ознаменовал начало четвертого
поколения ЭВМ. БИС содержат тысячи, а сегодня уже
миллионы полупроводниковых приборов на одном кристалле
полупроводника. Именно применение БИС позволило довести
размеры вычислительных машин до миниатюрных, которые мы
имеем на сегодняшний день
В начале 70-х годов ХХ века
Гордон Мур сформулировал закон, который носит его имя,
согласно которому:
каждые полтора, два года количество полупроводниковых
приборов на одном кристалле будет удваиваться. До
сегодняшнего дня закон Мура выполняется с заметным
постоянством и сегодня мы имеет сотни миллионов
полупроводниковых приборов на одном кристалле большой
интегральной схемы.
Как вы уже поняли, сегодня
мы работаем с ЭВМ 4-го поколения, поэтому немного
подробней в своем рассмотрении остановимся именно на
этих машинах.
Эра ЭВМ четвертого поколения
началась совершенно неожиданно и не на каком-то огромном
предприятии, а в обычном гараже, в котором двое
приятелей Стив Джобс и Стив Возняк решили создать
персональный компьютер. И им это удалось, в 1977 году
свет увидел их «детище», которое они назвали
Apple I. Разработка оказалась настолько удачной,
что уже через год появился новый, более совершенный
вариант –
Apple II. Эту вычислительную
машину ждал ошеломляющий успех, который был обусловлен
тем, что теперь ЭВМ становилась персональной. Благодаря
своим малым размерам Apple II
легко размещалась на рабочем столе любого работника.
|
|
Рис.8
Стив Возняк соучредитель американской корпорации
Apple Inc.
|
|
Рис. 7
Стив Джобс со-основатель и исполнительный директор
американской корпорации Apple Inc.
|
|
К этому времени кампания
IBM
серийно выпускала большие ЭВМ третьего поколения
IBM 360 и
IBM 370, которые по праву считались одними из
лучших в мире. Идея создания персональной ЭВМ
взбудоражила умы инженеров IBM,
и в 1981 году ими был создан первый образец персональной
ЭВМ – IBM PC. Данная модель
вычислительной машины конструктивно значительно
отличалась от модели Джобса и Возняка благодаря принципу
открытой архитектуры примененному инженерами
IBM. В IBM PC была заложена
возможность усовершенствования отдельных частей
компьютера и использования новых устройств. Фирма IBM
обеспечила возможность сборки компьютера из независимо
изготовленных частей. Принцип, при котором метод
соединения различных устройств с IBM PC был
стандартизован, известен и доступен всем желающим,
был назван принципом открытой архитектуры.
Именно принцип открытой архитектуры
позволил сделать компьютер действительно персональным и
у любого человека аббревиатура ПЭВМ (буква П означает
персональная) прочно ассоциируется с
IBM.
Указанный принцип позволил фирме
IBM
стать лидером в производстве ПЭВМ, это было так же
обусловлено тем, что к выпуску подобных ЭВМ (IBM
совместимых) приступил целый ряд известных фирм, таких
как
Compaq,
HP,
Dell
и т.д. Сегодня порядка 80 – 85 %
персональных компьютеров во всем мире составляют именно
IBM
совместимые машины, которые отличаются от первых
IBM PC
так же, как современный океанский лайнер от парусника
Колумба.
Подводя
итоги можно выделить несколько основных этапов в
развитии вычислительных средств:
1. Пальцевый
(продолжался от появления человека до
IX века нашей
эры);
2.
Механический (IX
век - начало
XIX
века);
3.
Аналитический (середина XIX
века - начало ХХ века);
4.
Электромеханический (начало ХХ века - 1942 год);
5.
Электронный (1942 г. - наши дни).
В свою
очередь в электронном этапе развития вычислительных
средств можно выделить четыре поколения электронных
вычислительных машин. Деление ЭВМ на поколения
происходит по элементной базе, т.е. на основании того,
какие электронные компоненты используются при сборке
ЭВМ. ЭВМ первого поколения построены на основе
электронных ламп. В основе ЭВМ второго поколения лежат
полупроводниковые приборы, применение которых позволило
значительно уменьшить габаритные размеры вычислительных
машин и сократить энергопотребление. ЭВМ третьего
поколения создавались на основе интегральных схем, что
позволило еще больше уменьшить габариты и
энергопотребление. Четвертое поколение ЭВМ создавалось и
продолжает развиваться на основе больших интегральных
схем (БИС). Именно технология БИС позволила уменьшить
размеры вычислительной машины до размеров ладони. |
| |
|
Предыдущая |
Содержание |
Следующая |
| |
|
|
|
|
|
