ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.

Человечество тысячелетиями вынашивало идею о создании специальных машин, которые бы осуществляли помощь в творческой, умственной деятельности человека, а именно: в обработке информации и выполнении задач, с которыми традиционно справлялся только человек. Такое стремление было вполне обоснованным и крайне необходимым. Создание вычислительной техники было продиктовано необходимостью осуществления различных расчетных задач, причем, при наличии жестких требований по времени или скорости осуществления этих расчетов.

Мудрецы Египта успешно справились с задачей, подарив миру созданную ими АРИФМЕТИКУ - науку о числах (АРИФМО означает число) и первый на Земле вычислительный прибор - абак.

Абак в переводе означает «пыль», «мелкий песок». На специальной доске раскладывали в определенном порядке камешки и, чтобы они не скатывались, доску посыпали песком. Таким был первый вычислительный прибор всего древнего мира. Так, знаменитый древнегреческий математик Пифагор считал счет на абаке обязательным разделом математики.

Постепенно человек усовершенствовал абак. Косточки для счета нанизали на нити. Получившиеся «бусы» натянули на рамку - так создали счеты. У современных счет вместо нитей установлены металлические спицы. Развитие общественных и информационных отношений заставляло и дальше совершенствовать вычислительную технику, которая от первоначальных вариантов перешла в область специализированных механических устройств.

Первую счетную машину, которая называлась АРИФМОМЕТР, изобрел в XVII веке замечательный французский ученый Паскаль. Она выполняла любые арифметические операции. Умножение в ней производилось многократным сложением, деление - многократным вычитанием.

Главным недостатком всех арифмометров было то, что передвигать колесики, устанавливать цифры, запоминать промежуточные результаты - все это должен был делать человек. Он управлял процессом вычислений, а также сам держал в памяти последовательность действий.

Идея же использования программного управления для построения устройства, автоматически выполняющего арифметические вычисления, была впервые высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем в начале XIX векаВ целом аналитическая машина Бэббиджа должна была содержать, наряду с арифметическим устройством, внутреннюю память, внутреннее устройство управления и программироваться с помощью перфокарт. Однако его попытки построить механическое вычислительное устройство в полном варианте не увенчались успехом.

Идея аналитической машины Бэббиджа легла в основу подготовки первой ЭВМ, но была реализована лишь спустя 100 лет.

Первая электронная ЭВМ была создана в 1946 году в США в Пенсильванском университете под руководством Дж. Маучли и Дж. Эккерта. От момента создания данной машины и идет эра ЭВМ. И, хотя производительность ее работы составляла мизерную по современным представлениям величину - 5 000 операций в секунду,.

Дальнейшая история развития ЭВМ подобной архитектуры представлена в виде, так называемых поколений.

Поколение ЭВМ - совокупность существенных особенностей и характеристик, используемых при построении конструкторско-технологической и логической базы машины. Основа разделения ЭВМ на поколения, прежде всего, выражается в элементной базе.

Элементная база - совокупность технических устройств, из которых собрана вся машина. Она определяет все характеристики ЭВМ.

Е поколение ЭВМ (с 1946 г. до середины 50-х годов ХХ в.).

Е поколение ЭВМ (с середины 50-х годов до середины 60-х годов ХХ в.).

Элементная база – транзисторы (полупроводниковые приборы).

данных) и управления производственными процессами.

Таким образом, уже в рамках второго поколения видно существенное расширение сферы использования вычислительной техники по сравнению с первоначальным узкоспециализированным военным применением. Эта тенденция прослеживается и дальше.

Е поколение ЭВМ (с середины 60-х до середины 70-х гг. ХХ в.

В 1958 г. разработана и создана интегральная схема - новый вид электронных приборов. В ней на одном кусочке полупроводника собрана целая электронная схема.

Для 3-го поколения элементная база - интегральные схемы малой степени интеграции, где на миниатюрном кремниевом кристалле, размером примерно 1 см на 1 см, размещалось до 100 активных элементов. Отсюда и название - чип - от английского слова «кусочек», «обломок».

Уже к концу 70-хх гг. быстродействие микропроцессоров превысило миллион операций в секунду, степень интеграции - 200 000 транзисторов, разрядность достигла 32, что стало достаточным для решения подавляющего большинства задач даже в перспективе.

Е поколение ЭВМ (с середины 70-х годов ХХ в. по настоящее время).

Элементная база - интегральные схемы БИС - большой (от 100 до 1 000 активных элементов на один чип) и СБИС - сверхбольшой (свыше 1 000 активных элементов на один чип) степени интеграции. В первую очередь на этих элементах строят память ЭВМ.

В ЭВМ четвертого поколения достигается дальнейшее упрощение контактов человека с ЭВМ. Использование БИС и СБИС позволяет аппаратными средствами реализовывать некоторые функции программ операционных систем (аппаратная реализация трансляторов с алгоритмических языков высокого уровня и др.), что способствует увеличению производительности.

Кроме того, разрабатываются и многопроцессорные управляющие комплексы повышенной надежности с автоматическим изменением структуры (автоматической реконфигурацией).

Для этого поколения характерно следующее:

• применение персональных компьютеров;

• телекоммуникационная обработка данных;

• компьютерные сети;

• широкое применение систем управления базами данных;

• элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

Е поколение ЭВМ

Для ЭВМ пятого поколения, которые разрабатываются пока в лабораторных условиях, элементная база основывается на сверхбольших интегральных схемах (СБИС) и на оптико-электронных элементах (лазеры, голография). Для оптических машин носителями энергии служат не электроны, а фотоны, что значительно повышает скорость передачи сигналов, поэтому быстродействие ЭВМ может достигнуть сотен миллионов операций в секунду.

Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.Для преобразования и передачи оптических сигналов применяют лазеры, светоизлучающие диоды, световоды и различные фотоприемники.

2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭВМ

Электронная вычислительная машина (ЭВМ) представляет собой комплекс технических средств для автоматической обработки информации, представленной в цифровых кодах. точностью.

Вычислительные машиныхарактеризуются следующими свойствами:

1) Быстродействие ЭВМ определяется числом операций, выполняемых машиной в единицу времени. Быстродействие современных ЭВМ достигает сотен тысяч и миллионы арифметических и логических операций в секунду.

2) Точность решения задач на ЭВМ (помимо точности самого метода решения) определяется количеством цифровых разрядов, отводимых для представления одного информационного слова.

3) Универсальность применения ЭВМ заключается в возможности решения разнообразных задач на одной и той же машине. для этого необходимо только изменить программу решения и ввести в машину новые исходные данные.

4) Каждая ЭВМ характеризуется объемом внутренней оперативной памяти для

хранения программ и данных с высокой скоростью доступа к этой памяти. Современные ЭВМ характеризуются также большим объемом внешней памяти на магнитных и оптических дисках (HDD, CD, DVD) и лентах. Эта память менее быстродействующая, чем оперативная, но имеет значительно больший объем.

5) Программными средствами, или программным (математическим) обеспечением, ЭВМ принято считать совокупность программ, имеющихся на ЭВМ и позволяющих организовать автоматическое выполнение вычислительного процесса, обеспечить доступ пользователей к ЭВМ.

6) Габаритные размеры - величина внешних размеров как отдельных модулей или составных частей машины, так и всего комплекса в целом.

7) Энергопотребление - электрическая мощность, потребляемая от источника питания, как отдельными модулями, так и всей ЭВМ.

8) Стоимость - цена отдельных модулей, всего комплекса ЭВМ, расходных материалов.

9) Дизайн - внешний вид, форма, окраска, удобство эксплуатации и др.

КЛАССИФИКАЦИИ ЭВМ

Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Различают различные классификации ЭВМ по назначению, конструктивным особенностям и структурному построению:

Классификация по назначению

Классификация по назначению — один из наиболее ранних методов классификации ЭВМ.

Большие ЭВМ. Это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства.

Центральный процессор — основной блок ЭВМ, в котором непосредственно и происходит обработка данных и вычисление результатов.

Мини-ЭВМ. От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.

Мини-ЭВМ часто применяют для управления производственными процессами. Например, в механическом цехе компьютер может поддерживать ритмичность подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочие места;

Микро-ЭВМ. Компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, использующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры.

Персональные компьютеры (ПК). Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет.

ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Персональный компьютер — универсальная техническая система. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

• системный блок;

• монитор;

• клавиатура;

• мышь.

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, — внешними.

В системном блоке размещаются следующие устройства:

процессор (это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера);

материнская плата ( сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (базой));

оперативная память (быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных);

накопитель на жёстких магнитных дисках (устройство предназначенное для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером);

блок питания ( источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений );

видеокарта (электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Большинство оснащаются специализированным графическим сопроцессором, увеличивающие эффективность видеосистемы.

аудиокарта (специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами.

сетевая карта (устройство позволяющее подключить ПК в единую компьютерную сеть);

накопитель CD-ROM/DWD-ROM (устройство для ввода-вывода данных с внешних носителей информации);

соединительные провода ( специальный набор проводов связывающий устройства внутри системного блока с материнской платой);

система охлаждения ( набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов );

Монитор

Монитор — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения может быть заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Для мониторов минимальным считают значение 75 Гц, нормативным — 85 Гц и комфортным — 100 Гц и более.

Большинством параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

Клавиатура

Клавиатура — клавишное устройство управления персональным компьютером.

Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления.

Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами).

Состав клавиатуры. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам: Группа алфавитно-цифровых клавиш, Группа функциональных клавиш, Служебные клавиши, Клавиш управления курсором.

Мышь

Мышь — устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой плоскую коробочку с двумя-тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя, который называется графическим. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления. С помощью мыши он изменяет свойства объектов и приводит в действие элементы управления компьютерной системой, а с помощью монитора получает от нее отклик в графическом виде.

К числу регулируемых параметров мыши относятся: чувствительность (выражает величину перемещения указателя на экране при заданном линейном перемещении мыши),

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.

Дальнейшая история развития ЭВМ подобной архитектуры представлена в виде, так называемых поколений.