Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


История развития вычислительной техники, поколения ЭВМ. Классификация ЭВМ. Классическая архитектура ЭВМ.




Выделяют следующие периоды в истории развития ВТ:

Домеханический период. (до 17 в)

Первые счетные приспособления стали использоваться в эпоху позднего палеолита. Найденные предметы показали, что широкое распространение получила тогда фиксация счета на предметах: нанесение зарубок, завязывание узелков, проведение полос на песке или на снегу, получившие впоследствии название бирок.

Затем на смену биркам и узелкам приходит первый развитый в истории человечества счетный прибор - абак. Это счетный прибор, на котором отмечены места (колонки или строчки) для отдельных разрядов чисел. Камешки, косточки и т. д., помещенные в различных колонках, имеют различное числовое значение. В основе абака лежит десятичная система счисления, в то время, как перекладывание предметов производится отдельно в разрядах единиц, десятков, сотен и т. д. Наличие абака предполагает наличие позиционной системы счисления. Один из видов абака — русские счеты — используются в России по сей день. Русские счеты были изобретены в конце 16 в. и совершенствовались до начала 18 в. Счеты имели сначала четыре, а затем два счетных поля и были универсальным счетным прибором. Десятичная система счисления еще только начала распространяться в России, и практически все вычисления производились на счетах. Но в 18- начале 19 в.в. счеты приобретают свою классическую форму и в дальнейшем совершенствуются только внешне. Русские счеты, приобретя свою классическую форму, вплоть до 70-х годов 20 в. оставались наиболее массовым вспомогательным вычислительным прибором.

Механический период (17-19 века)

Открытие логарифмов шотландским математиком Дж. Непером (1550-1617). С помощью логарифмических таблиц можно было легко выполнять операции умножения и деления больших чисел. В основу изобретения Непера был положен способ умножения решеткой. Этот способ умножения Непер использовал, создавая свои счетные палочки, основным назначением которых было умножение больших чисел, а принцип работы - замена умножения сложением. Созданная им машина могла выполнять операцию умножения двух чисел. Дальнейшее развитие эти устройства получили у Б. Паскаля (1642 год), который изобрел механическое устройство-вычислитель, позволяющий складывать числа, и Лейбница, который изобрел арифметическую машину, выполняющую все четыре арифметических действия. Первый коммерческий механический калькулятор (арифмометр) был создан Томасом в 1820 году. Это была «совершенная» машина –– она выполняла операции сложения, вычитания, умножения и деления (перемножала два восьмизначных числа за 18 секунд). Отцом первого механического компьютера можно по праву назвать Ч. Бэббиджа, профессора математики Кембриджского университета. Эта машина, созданная в 1812 году, могла решать полиномиальные уравнения различными методами. Создав в 1822 году небольшую рабочую модель своего компьютера и продемонстрировав ее Британскому правительству, Бэббидж получил средства на дальнейшее развитие своей системы. Новая машина была создана в 1823 году. Она была паровой, полностью автоматической и даже распечатывала результаты в виде таблицы. Работа над этим проектом продолжалась еще 10 лет, и в 1833 году был создан первый "многоцелевой" компьютер, названный аналитической машиной. Она могла оперировать числами с 50 десятичными знаками и сохраняла до 1 000 чисел. Впервые в этой машине было реализовано условное выполнение операций — прообраз современного оператора IF. Программы для этой машины записывались с помощью перфокарт.

Электромеханический период(19-середина 20 веков)

В этот период на основе счетно-аналитического оборудования был создан прообраз локальной информационно-вычислительной сети. В середине 30-х годов в универмаге г. Питтсбург (США) была установлена система, в состав которой входило 250 терминалов, соединенных телефонными линиями с 20 табуляторами Пауэрса с 15 пишущими машинками. С терминалов передавались данные, отперфорированные на ярлыках, которыми снабжались продаваемые товары. Эти данные наносились на перфокарты, которые использовались для выписки счетов. В 40-е годы 20 в. был построен ряд мощных релейных систем, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способностью выполнять сложные научно-технические расчеты в автоматическом режиме и со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометра с электроприводом. В 1936 г. Цузе разработал механическое запоминающее устройство (получившее впоследствии название Ц-1). Машина была выполнена на механических элементах, имела память емкостью 16 чисел (по 24 бита) и управлялась перфолентой, на которую записывалась программа ее работы. Машина работала в двоичной системе. В 1939-1940 гг. Цузе разрабатывает машину Ц-З, которой суждено было стать первой программно-управляемой универсальной вычислительной машиной. Но эта машина, как и две предыдущие не могла решать сложные задачи с разветвленными алгоритмами. Машина Ц-З выполняла девять арифметических команд; была чисто релейной, включая память, емкость которой составляла 64 числа по 22 бита. В данной машине применялась двоичная система счисления и плавающая запятая. Говард Айкен (1900-1973) предложил проект автоматической ЦВМ. В нем отмечалась необходимость автоматизации вычислений ввиду возросшей сложности задач, решаемых в различных областях физики. Последний крупный проект в области программно-управляемых релейных машин был выполнен в Советском Союзе. Его автором был Н.И.Бессонов (1906-1963), специалист в области счетно-аналитических машин. Машина, созданная по проекту Бессонова, получила название РВМ-1 (релейная вычислительная машина). Отличительным признаком этой машины служит большой объем обрабатываемой информации и относительно малое число операций, выполняемых над введенными данными. Машина была закончена в 1957 г. и эксплуатировалась в течение восьми лет. Она содержала 5500 электромеханических реле и обладала очень высоким для релейных машин быстродействием.Место электромеханических устройств в развитии ВТ определяется более высокой производительностью по сравнению с механическими.



Электронный период(середина 20 века по наши дни).

Первым электронным компьютером можно назвать систему, созданную в 1942 году Джоном В. Атанасовым (John V. Atanasoff) в колледже штата Айова. В этом устройстве в качестве переключателей использовались вакуумные лампы. В 1946 году в Пенсильванском университете профессором электротехники Джоном Мошли и его аспирантом Дж. Преспером Экертом была создана электронно-вычислительная машина ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator –– электронный цифровой инте­гратор и вычислитель). Она работала с 10-разрядными числами и выполняла 300 операций в секунду. ENIAC была, по сути, не двоичной, а десятичной вычислительной машиной, т.е. данные в ней были представлены в десятичной системе счисления, и в этой же системе выполнялись арифметические операции. Память машины состояла из 20 "аккумуляторов", каждый из которых хранил 10-разрядное десятичное число. Для хранения одного десятичного разряда использовалась кольцевая схе­ма на 10 электронных лампах, из которых в каждый момент времени только од­на была "включена". Номер включенной лампы и соответствовал значению раз­ряда. Основной недостаток ENIAC состоял в том, что программирование процес­са вычислений в ней выполнялось вручную с помощью электрических переключателей и перекоммутации электрических кабелей.

В 1949 году появилась электронная машина в Англии под руководством Уилкса (Кембриджский уноверситет) и называлась EDSAC. А в 1950 году была создана в Киеве МЭСМ (малая электронно-счетная машина), в 1952 году в Москве ––– БЭСМ (быстродействующая электронная машина). В конце 1973 года фирма Intel выпустила микропроцессор 8080, который мог адресовать память объе­мом до 64 Кбайт. Это стало толчком к промышленному производству ПК. В 1975 году был разработан комплект Altair фирмы MITS, который можно считать первым ПК. Он состоял из процессора 8080, блока питания, лицевой панели с множеством индикаторов и за­поминающего устройства емкостью 256 байт (не килобайт!). Этот ПК был построен по схеме с открытой шиной (разъемами), что позволяло другим фирмам разрабатывать дополни­тельные платы и периферийное оборудование. В 1975 году IBM впервые выпустила устройство, которое можно было бы назвать персональным компьютером. Модель 5100 имела память емкостью 16Кбайт, встроенный дисплей на 16 строк по 64 символа, интерпретатор языка BASIC и кассетный накопитель DC-300.

В 1976 году новая фирма, Apple Computer, вышла на рынок с компьютером Apple 1. Его системная плата была привинчена к куску фанеры, а корпуса и блока питания не было вообще. Но появив­шийся в 1977 году компьютер Apple II стал прообразом большинства последующих моделей, включая и IBM PC. В конце 1980 года фирма IBM разработала первый настоящий IBM PC (Personal Computer –– персональный компьютер).

12 августа 1981 года с рождением IBM PC в мире микрокомпьютерной индустрии появился новый стандарт. С тех пор были проданы сотни миллионов PC-совместимых компьютеров, а на его основе выросло огромное семейство компьютеров и периферийных устройств.

Электронная вычислительная машина, компьютер —комплекс техни­ческих средств, предназначенных для автоматической обработки информа­ции в процессе решения вычислительных и информационных задач.

По принципу действия Цифровые вычислительные машины(ЦВМ) — вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дис­кретной, а точнее, в цифровой форме.

Аналоговые вычислительные машины (АВМ) — вычислительные ма­шины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

Гибридные вычислительные машины(ГВМ) — вычислительные маши­ны комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управ­ления сложными быстродействующими техническими комплексами.

По назначению УниверсальныеЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, от­личающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами универсальных ЭВМ являются: •высокая производительность; •разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления; •обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных; • большая емкость оперативной памяти; •развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подклю­чение разнообразных видов внешних устройств.

Проблемно-ориентированныеЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; реги­страцией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполне­нием расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.

СпециализированныеЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропро­цессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 799; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2021 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.012 с.) Главная | Обратная связь