История развития средств вычислительной техники
Первые счетные средства человека – пальцы
.
Абак
– доска, разделенная на полосы, где передвигались камушки, кости. Использовалась для арифметических вычислений. Получил распространение в древней Греции, Риме, а затем в западной Европе до 18 века.
Конец XV – начало XVIвека – Леонардо да Винчи создал 13-ти разрядное суммирующее устройство.
XVIIвек – Джон Непер создал устройство для перемножения чисел: палочки Непера.
Механические первоисточники
XVIIвек: 1623 год - Вильгельм Шиккард (Германия) разработал первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения на базе механических часов.
1642 год – французский механик Блез Паскаль разработал более компактное суммирующее устройство, которое стало первым в мире механическим калькулятором, выпускавшимся серийно.
В 1673 году немецкий математик Вильгельм Лейбниц создал механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления, извлечение из корня. Впервые была использована двоичная система счисления.
Затем в 1823 году английский математик и изобретатель Чарльз Бэббидж создал Аналитическую машину, в которой впервые был реализован принцип разделения информации на команды и данные. Первой программисткой была графиня Ада Лавлейс – дочь известного поэта лорда Байрона. Именно ей принадлежала идея использования перфорированных карт для программирования вычислительных операций.
Математические первоисточники
Возможность представления любых чисел двоичными цифрами впервые была предложена Лейбницем в 1666 году. Он пришел к двоичной системе счисления, занимаясь исследованиями философской концепции единства и борьбы противоположностей. Попытка представить мироздание в виде непрерывного взаимодействия двух начал «черного и белого, добра и зла и т.д.» и применить к его изучению методы математики подтолкнули Лейбница к изучению свойств двоичного представления данных с помощью нулей и единиц.
XIXвек: Вильгот Однер создал первый арифмометр. Арифмометр — настольная (или портативная) механическая вычислительная машина, предназначенная для точного умножения и деления, а также для сложения и вычитания. Чаще всего арифмометры были настольные или «наколенные» (как современные ноутбуки), изредка встречались карманные модели. Числа вводятся в арифмометр, преобразуются и передаются пользователю (выводятся в окнах счётчиков или печатаются на ленте) с использованием только механических устройств.
Электронно-вычислительные машины:
XX
век
В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям. В ее основу первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии изготовления.
1. 50-ые годы: ЭВМ 1 поколения
изготавливались на основе вакуумных электронных ламп
. Программы составлялись в машинных кодах - в виде длинных последовательностей двоичных чисел. Имели 8-ми разрядный процессор, 86 (одновременно обрабатываются 8 потоков информации).
Первая ЭВМ
«ЭНИАК» была создана после Второй мировой войны, в 1946
году в США. Машина содержала 18 тысяч электронных ламп, весила 30 тонн и занимала площадь 100 м2
. Ее энергопотребление равнялось 150 кВт, что вполне достаточно для обеспечения небольшого завода. В группу создателей этой первой ЭВМ входил один из самых выдающихся ученых 20 века Джон фон Нейман. Именно в соответствии с его идеями современные ЭВМ состоят из процессора, арифметического устройства, устройств ввода/вывода и памяти для хранения данных и п
, где первая универсальная ЭВМ появилась в 1949
году, и в СССР
, где в 1950
году была разработана первая ЭВМ, под руководством академика Сергея Александровича Лебедева.
2. В 60-х годах появляется второе поколение
ЭВМ. В этих машинах логические элементы реализовывались не на радиолампах, а на базе полупроводниковых приборов – транзисторов
. Это позволило значительно увеличить надежность машин (примерно в 10 раз), сократить их размеры и потребление электроэнергии. В составе ЭВМ второго поколения появились печатающие устройства для вывода, телетайпы для ввода и магнитные накопители для хранения информации. Диалог человека с ЭВМ стал более естественным благодаря появлению языком программирования Фортран, Алгол, Бейсик и т.д. процессор 16-ти разрядный, 286.
3. Через 10 лет появились ЭВМ третьего поколения
. Основу этих компьютеров составляли интегральные микросхемы (чипы – все электронные компоненты вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластины). В состав ЭВМ третьего поколения были включены удобные устройства ввода/вывода и накопления информации (дисплеи) на основе электронно-лучевых трубок, накопители на магнитных лентах и дисках. В этот период времени появляются первые операционные системы и базы данных, системы автоматизированного управления и проектирования. Процессор 32-х разрядный, 386.
В 1968 году создана компания Intel.
В 1975 году появилась компания Microsoft.
4. На рубеже 80х годов
были созданы и выпущены в массовое производство ЭВМ четвертого поколения
. Их элементной базой стали большие интегральные микросхемы
, в которых на одном кристалле кремния размещались уже десятки и сотни тысяч логических элементов. В этот же период времени появляются первые ПК. В состав ПК включаются удобные средства накопления, ввода и предоставления информации: накопители на гибких магнитных дисках, цветные графические дисплеи. Впервые на 486 процессоре появилось понятие КЭШ-память (cachememory – память немедленного доступа) 1-го уровня – для хранения данных, используемых внутри самого процессора при создании промежуточных данных или команд.
5. Пятое поколение ЭВМ
: 1990 по настоящее время. Основная концепция ЭВМ пятого поколения: компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
1993 год
: появились процессоры класса
Pentium
– размер КЭШ памяти увеличен, кроме того, появилось понятие КЭШ память второго уровня – для хранения данных, курсирующих между процессором и памятью, эта память расположена непосредственно на материнской плате.
1996 год:
Pentium
MMX
– поддерживает мультимедийные технологии. В процессоре появились дополнительные команды для обработки звуков, графики.
1997 год:
Pentium
2
– КЭШ память 1-го и 2-го уровня встроена в сам микрочип, изготовленный по новой технологии с точностью 0,25 микрон.
1999 год:
Pentium
3
– появление новой технологии выполнения микрочипа 0,18 микрон.
2000 год
: Pentium4 – до 0,09мкм.
Летом 2003 года
был выпущен компьютер PowerMacG5, базирующийся на первом в индустрии 64-разрядном процессоре PowerPC. Это совместная разработка компаний Appleи IBM. Он функционирует на тактовых частотах 2 ГГЦ, имеет совершенно новую архитектуру и полностью поддерживает симметричную многопроцессорность. Два сопроцессора предназначены для вычислений с плавающей запятой, а один обеспечивает обработку векторной графики. При изготовлении PowerPCG5 применялись самые современные технологии, в частности микросхемы, минимальные размеры элементов которых примерно в 800 раз меньше толщины человеческого волоса.