Этапы развития вычислительной техники. лекция Этапы развития вычислительной техники (1). Этапы развития технических средств и информационных ресурсов
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
Дисциплина «Информатика и ИКТ» Преподаватель – Терехова У.И. Этапы развития технических средств и информационных ресурсов.План: Этапы развития технических средств и информационных ресурсов: домеханический этап; механический этап; электронно-вычислительный этап. Поколения ЭВМ. 1. Этапы развития технических средств и информационных ресурсов. Всю историю вычислительной техники принято делить на три основных этапа: домеханический, механический, электронно-вычислительный. Заполните таблицу по ходу объяснения нового материала:
Домеханический период  Первым инструментом для счета были пальцы рук. Все арифметические операции выполнялись при помощи десяти пальцев рук. В Западной Европе существовала целая система позволяющая представлять на пальцах числа до 9999. Рис. 1 Китайский счет Пример, китайский счет на пальцах от 1 до 10 (рис.1) Счет на пальцах, конечно, удобен, только с ним достаточно тяжело хранить информацию. С возникновением у древних людей способности счета появилась необходимость в использовании приспособлений, которые смогли бы облегчить эту работу. Одно из таких орудий труда наших предков было обнаружено при раскопках поселения Дольни Вестоници на юго-востоке Чехии в Моравии. Обыкновенная кость с зарубками (рис.2), получившая название “вестоницкая кость”, использовалась ими для ведения счета предположительно за 30 тыс. лет до н. э.  Рис. 2 Кости с зарубками и узелки на веревках Примерно к VIII веку до н. э. древними индейскими цивилизациями был придуман другой способ для записи чисел. Для этих целей они использовали узелковое письмо (рис.2), в котором знаками служили камни и разноцветные ракушки, сплетенные вместе веревками. Развитие государств Европы и Азии, а также усиление торговых отношений между ними привело к созданию совершенно нового инструмента, известного практически у всех народов. Впервые его начали применять в Вавилоне, а вскоре новое изобретение попало в Грецию, где получило свое дальнейшее развитие. Это приспособление представляло собой деревянную дощечку с бороздками (желобками), посыпанную морским песком. Размещенные в этих бороздках камешки обозначали цифры. При этом количество камешков в первой бороздке соответствовало единицам, во второй — десяткам, в третьей — сотням и т. д. Если в одной из бороздок набиралось десять камешков, то их снимали и добавляли один камешек в следующую бороздку. Ученые назвали этот способ записи чисел единичной ("палочной") системой счисления. В ней для записи чисел применялся только один вид знаков – "палочка". В наше время счётные палочки используются для обучения первоклассников. Немного позже вместо деревянных дощечек стали использовать каменные плиты с выточенными в них желобками. В Древнем Риме в V в н. э. появилась «счетная доска» и называлась она calculi или abakuli. Для изготовления римского абака (рис.3), помимо каменных плит, стали использовать бронзу, слоновую кость и даже цветное стекло. В вертикальных желобках, разделенных на два поля, также помещались камешки или мраморные шарики, при этом желобки нижнего поля служили для счета от единицы до пяти. Если в этом желобке набиралось пять шариков, то в верхнее отделение добавлялся один шарик, а из нижнего поля все шарики снимали.   Рис. 3 Абак Суан-пан (рис.4) — китайская разновидность абака — появилась в VI веке н. э. Также как и римский абак, суан-пан разделен на два поля, имеющих свои названия. Большее поле называется “Земля”, а меньшее — “Небо”. В большем поле на каждой веревке нанизано по пять шариков, а в меньшем всего по два. При подсчете шарики уже не снимаются с поля, они лишь передвигаются в сторону соседнего поля. Каждый шарик большего поля соответствует единице, а каждый шарик меньшего поля — пяти.   Рис. 4 Суан-пан Рис. 5 Соробан Японской разновидностью абака является соробан (рис.5). Рис.6 Счеты В 1658 году впервые упоминается слово “счеты” (рис. 6). А в начале XVIII века счеты приняли свой привычный вид. В них осталось лишь одно счетное поле, на спицах которого размещалось по десять косточек. Механический период Первые идеи механизации вычислительного процесса появились в конце 15 века. Эскиз суммирующего устройства был разработан не безызвестным Леонардо да Винчи.  1642 год, французский физик Блез Паскаль создал первую механическую счетную машину (рис.7). Она представляла собой шкатулку, на крышке которой, как на часах, были расположены циферблаты. На них устанавливали числа. Для цифр разных разрядов были отведены различные зубчатые колеса. Каждое предыдущее колесо соединялось с последующим с помощью одного зубца. Этот зубец вступал в сцепление с очередным колесом только после того, как были пройдены все девять цифр данного разряда.  Рис. 7 Первая механическая счетная машина («паскалина») 1671 год, немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал свою счетную машину, известную как «счетное колесо» Лейбница (рис.8), позволяющую не только складывать и вычитать, но также умножать многозначные числа. Вместо колец использовались цилиндры, на которые были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел девять рядов выступов: один выступ на первом ряду, два на втором и так далее. Эти цилиндры были подвижны и устанавливались в определенном положении. Такой механизм позволил ускорить повторяющиеся операции сложения, необходимые для умножения. Само повторение тоже осуществлялось автоматически.  Рис. 8 «Счетное колесо» Лейбница 1830 год, английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, т.е. компьютер. Бэббидж называл его аналитической машиной (рис.9). Именно Бэббидж додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программой собирался управлять посредством перфокарт – карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (в то время они активно использовались на ткацких станках). Рис.9 Аналитическая машина Дочь лорда Байрона, великого английского поэта, Аду Августу Лавлейс (рис.10) чрезвычайно заинтересовала аналитическая машина, изобретенная Бэббиджем. Она перевела и прокомментировала замечания о его машине, написала несколько программ для нее, разработала начала теории программирования. Лишь благодаря ей, мы знаем все подробности о труде Бэббиджа, который сам не удосужился описать свое детище, ограничившись подробными чертежами. Таким образом, Ада стала первой в истории программисткой. Не удивительно, что один из современных языков программирования носит ее имя ADA.  Рис. 10 Ада Августа Лавлейс Первым кому удалось реализовать идеею Чарльза Бэббиджа использования перфокарт (рис.11) для программирования, был Герман Холлерит, разработавший машину ля обработки результатов переписи населения. Впервые использовалась в 1890 году и сократила период обработки результатов с восьми лет до трех. Американский инженер Г. Холлерит сконструировал электромеханическое вычислительное устройство – табулятор (рис.12). Табулятор в несколько раз превосходил арифмометр по скорости вычислений, имел память на перфокартах – картонных картах, на которых пробивались (перфорировались) специальные отверстия. Определенная система отверстий изображала число. Табуляторы нашли широкое применение и были предшественниками вычислительных машин нашего времени, они использовались для учета, статистических разработок, планово-экономических и частично инженерно-технических и других расчетов в различных областях народного хозяйства СССР.   Рис. 11. Перфокарта Рис.12 Табулятор Электронно-вычислительный этап 1941 год, немецкий инженер Конрад Цузе построил небольшой компьютер на основе электромеханического реле. Но из-за войны его работы не были опубликованы. 1943 год, в США на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1», который реально использовался для военных расчетов. В нем использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Программа обработки данных вводилась с перфоленты. Размеры: 15 Х 2,5 м., 750000 деталей. “Марк-1” мог перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с. Первая ЭВМ «ЭНИАК» (цифровой интегратор и вычислитель) была создана в США после второй мировой войны в 1946 году. 2.Поколения ЭВМ. Всю электронно-вычислительную технику принято делить на поколения. Смена поколений зависит от элементной базы ЭВМ, т.е. технической основы. От элементной базы зависит мощность ЭВМ, что в свою очередь приводит к изменениям в архитектуре ЭВМ, расширению круга ее задач, к изменению способа взаимодействия пользователя и компьютера.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||