Развитие вычислительной техники

Размещено на http://allbest.ru

10

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Понятие «Что такое ЭВМ?»

2. Поколения электронной вычислительной машины

3. Первое поколение ЭВМ

4. Второе поколение ЭВМ

5. Третье и четвертое поколения ЭВМ

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

В период 1975-1981 гг. компьютерная технология претерпела настолько глубокие изменения, что эти годы ознаменовали собой поворотный пункт не только в истории вычислительной техники, но и во всей современной культуре. Благодаря кремниевому кристаллу некогда слоноподобный компьютер стал резко уменьшаться в размерах и цене, пока из слона не превратился в кролика, сравнявшись с этим животным также по темпам размножения и распространения. Это преображение сопровождалось не менее значительным изменением в отношении людей к вычислительным машинам.

В 1975 г. идея персонального компьютера машины, принадлежащей одному человеку, а не большой организации, была лишь мечтой отдельных, наиболее ярых энтузиастов электроники. Предпринимателя, вознамерившегося в течение года продать по почте 800 компьютерных комплектов типа «сделай сам», финансировавшие его банкиры сочли безумцем; они ожидали, что количество покупателей будет вчетверо меньше. Но уже спустя 6 лет отношение к таким небольшим компьютерам в корне изменилось.

Довольно разношерстная группа, как правило, молодых предпринимателей сколачивала на них состояния в сотни миллионов долларов (правда, некоторые из них тут же разорялись). Одна из новых фирм по производству персональных компьютеров, удивила финансовый мир, стремительно вторгшись в список крупнейших 500 американских фирм Fortune 500 она сделала это быстрее, чем какая-либо из компаний за всю историю их существования.

В первое пятилетие компания Apple Computer (Эпл компьютер) выросла из частного предприятия, почти не имевшего капитала и состоявшего из двух студентов, бросивших колледж и собиравших ЭВМ в одном из калифорнийских гаражей, в корпорацию, владеющую капиталом, который, по оценкам специалистов, превосходил миллиард долларов.

Мини-компьютеры, машины нового класса, появившиеся в середине 60-х годов, лишь слегка изменили положение дел. Будучи меньше и дешевле своих предшественников, занимавших целые залы, мини-компьютеры все равно оставались достаточно крупными и дорогостоящими. Стоимость большинства первых моделей выражалась шестизначными числами, а сами они были достаточно громоздкими и требовали помещений приличного размера. Мини-компьютеры ознаменовали важный шаг вперед, но лишь незначительно поколебали позиции «компьютерного жречества» и не перешли в руки пользователей. Это могло произойти только c появлением микро-ЭВМ, т. е. персонального компьютера.

Хотя персональный компьютер очень быстро завоевал мир, на его создание ушло довольно много времени. До Генри Форда, впервые наладившего серийное производство автомобилей, было много кустарей, пытавшихся сделать безлошадные экипажи, а братьям Райт, первыми поднявшимся в воздух на своем самолете, предшествовало множество изобретателей, экспериментировавших с летательными аппаратами. Точно так же сотни людей, увлеченных электроникой, пытались построить собственные примитивные вычислительные машины, прежде чем появился коммерческий персональный компьютер.

1. ПОНЯТИЕ «ЧТО ТАКОЕ ЭВМ?»

ЭВМ это электронная вычислительная машина, в которой электронные устройства играют роль функциональных элементов. В наше время эту аббревиатуру используют, как правило, в юридических документах. Принято считать, что первую электронную вычислительную машину изобрели в начале 1943 года. Это был первый в мире компьютер, который работал на вакуумных лампах.

Первые, так называемые, мини-ЭВМ создали задолго после того момента, когда такие устройства стали выпускать с элементарной транзисторной базой в основе. К поколению номер 2 электронно-вычислительных машин относят то оборудование, для функциональных частей которого были созданы собственные специальные контроллеры. Третье поколение ЭВМ было создано при использовании специальных интегральных схем. Эта методика создания электронно-вычислительных машин позволила сделать их намного меньших размеров и, одновременно, снизить затраты на их производство.

Современные же компьютеры это яркие представители электронно-вычислительных машин так называемого, четвертого поколения. Для создания современных ЭВМ используют архитектуру IBM PC, которая состоит из 3-х основных функциональных частей:

· Логическое устройство и устройство управления (то есть, центральный процессор).

· Устройства для ввода-вывода данных (клавиатура, мышь, монитор и других).

· Устройство для хранения данных (то есть, жесткий диск).

2. КОЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Вычислительной технике существует своеобразная периодизация развития электронных вычислительных машин. ЭВМ относят к тому или иному поколению в зависимости от типа основных используемых в ней элементов или от технологии их изготовления. Ясно, что границы поколений в смысле времени сильно размыты, так как в одно и то же время фактически выпускались ЭВМ различных типов; для отдельной же машины вопрос о ее принадлежности к тому или иному поколению решается достаточно просто.

Поколения компьютеров. Появление ЭВМ или компьютеров - одна из существенных примет современной научно-технической революции. Широкое распространение компьютеров привело к тому, что все большее число людей стало знакомиться с основами вычислительной техники, а программирование постепенно превратилось в элемент культуры.

Первые электронные компьютеры появились в первой половине XX века. Они могли делать значительно больше механических калькуляторов, которые лишь складывали, вычитали и умножали. Это были электронные машины, способные решать сложные задачи. Кроме того, они имели две отличительные особенности, которыми предыдущие машины не обладали:

I. Одна из них состояла в том, что они могли выполнять

определенную последовательность операций по заранее заданной программе или последовательно решать задачи разных типов.

II. Способность хранить информацию в специальной памяти.

3. ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ

Компьютеры на электронных лампах. Появление электронно-вакуумной лампы позволило учёным реализовать в жизнь идею создания вычислительной машины. Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века.

Первая электронная лампа вакуумный диод была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа тиратрон, пятиэлектродная лампа пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп.

Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем (1918) и независимо американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры. Подробнее об электронной лампе здесь.

Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения. Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров.

Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штеккера с нужным гнездом. Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), первая машина с хранимой программой. UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента.

4. ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ

Транзисторные компьютеры. 1 июля 1948 года на одной из страниц "Нью-Йорк Таймс", посвященной радио и телевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма "Белл телефон лабораториз" разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Брайттен создали первый действующий транзистор.

Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических "усика" контактировали с бруском из поликристаллического германия. Подробнее о транзисторе здесь.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник (!!) и стоимостью всего 20 тыс. долларов (!!) .

Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще в 1938 году начал физик теоретик Уильям Шокли. Применение транзисторов в качестве основного элемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности. И все-таки самой удивительной способностью транзистора является то, что он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию.

Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту, впервые примененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия), "Атлас" (США). В то время СССР шел в ногу со временем и выпускал ЭВМ мирового уровня (например "БЭСМ-6").

5. ТРЕТЬЕ И ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

вычислительный электронный компьютер

Поколение третье. Интегральные схемы. Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданию второго поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники рождение машин третьего поколения. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 мм2. Подробнее об интегральных схемах здесь.

Первые интегральные схемы (ИС) появились в 1964 году. Сначала они использовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же качается компьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы! Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она одна способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.

Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения.

Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа.

Поколение четвертое. Большие интегральные схемы. Вы уже знаете, что электромеханические детали счетных машин уступили место электронным лампам, которые в свою очередь уступили место транзисторам, а последние интегральным схемам.

Могло создастся впечатление, что технические возможности ЭВМ исчерпаны. В самом деле, что же можно еще придумать? Чтобы получить ответ на этот вопрос, давайте вернемся к началу 70-х годов. Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы.

Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказался возможным разместить на кристалле, площадью всего в четверть квадратного дюйма (1,61 см2). Началась эпоха микрокомпьютеров.

Каково же быстродействие современной микроЭВМ? Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 100000 раз быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах. Далее, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов.

Сегодня же ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза.

Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel®. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Указ Президента РФ «О мерах по обеспечению информационной безопасности Российской Федерации при использовании информационно-телекоммуникационных сетей международного информационного обмена» от 17.03.2008 №351.

2. Семакин И.Г., Русаков С.В., Шестакова Л.В., Залогова Л.А. ФГОС ИНФОРМАТИКА учебник для 9 класса, БИНОМ 2013 г.

Размещено на Allbest.ru