лекция ubunut. Лекция 1 сокращенная. Краткая история эвм Первое поколение эвм (19451955) электронные лампы и коммутационные панели 1 слайд
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
Глава 1 КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЭВМ § 1. Первое поколение ЭВМ (1945–1955): электронные лампы и коммутационные панели 1 слайд Электронная вычислительная машина (ЭВМ, компьютер, computer) — это комплекс электронных устройств, предназначенных для хранения, обработки и передачи данных. 2 слайд Когда появилась первая ЭВМ • Первый компьютер на основе электронных ламп, в котором были воплощены принципы Джона фон Неймана (John von Neumann), был построен в 1948 году Морисом Уилксом (Morris Wilkes), Великобритания • Во время Второй мировой войны разрабатывались вычислительные машины на основе электромеханических реле – Конрад Цузе (Konrad Zuse), 1941 год, Германия – Говард Айкен (Howard Aiken), 1943 год, США Джон фон Нейман Наиболее известен как праотец современной архитектуры компьютеров (СРИСОВАТЬ РИСУНОК СЛАЙД 4), применением теории операторов к квантовой механике, а также как участник Манхэттенского проекта и как создатель теории игр и концепции клеточных автоматов. Подведем итоги – что дало нам первое поколение ЭВМ Первое поколение ЭВМ • Десятки тысяч электронных ламп (вероятность отказа из-за ресурсов ламп) • Программирование на абсолютном машинном языке • Не было ни ОС, ни языков программирования (даже ассемблера) • Машину разрабатывала, программировала и эксплуатировала одна команда • На смену коммутационным панелям в начале 50-х годов пришли перфокарты § 2. Второе поколение ЭВМ (1955–1965): транзисторы и системы пакетной обработки Транзистор (transistor) — миниатюрный полупроводниковый переключатель, который пропускает или не пропускает ток, позволяя процессорам выполнять операции, а памяти ЭВМ хранить данные по битам. Изобретен в США в 1948 году. Задача (job) — совокупность работ, которая должна быть выполнена компьютером. Однопоточная система пакетной обработки данных (singlestream batch-processing system) — разновидность ранних компьютерных систем, которая последовательно выполняла ряд неинтерактивных задач, по одной за раз (см. рис. 3). Второе поколение ЭВМ (1955–1965) • Применение транзисторов сделало ЭВМ более надежными • Однопоточные системы пакетной обработки • Первая операционная система для компьютера IBM 701 (середина 1950-х) • Первые языки программирования (Язык ассемблера, Фортран) Машинный язык (machine language) — язык, который определяется структурой аппаратных средств компьютера и может быть непосредственно воспринят ими. Программа на машинном языке записывается в двоичных кодах.  Ранняя система пакетной обработки: а) программист приносит карты для IBM 1401; б) IBM 1401 записывает пакет заданий на магнитную ленту; в) оператор приносит входные данные на ленте к IBM 7094; г) IBM 7094 загружает компилятор с системной ленты, выполняет вычисления и записывает результат на выходную ленту; д) оператор переносит ленту с выходными данными на IBM 1401; е) IBM 1401 печатает выходные данные. Язык ассемблера (assembly language) — язык низкого уровня, который представляет основные операции компьютера в виде английских сокращений названий команд. Ассемблер (assembler) — программа транслятор, которая переводит программы с языка ассемблера на машинный язык. Обычно является подпрограммой операционной системы. Язык программирования высокого уровня (high-level language) — язык программирования, использующий английские идентификаторы и простой синтаксис для написания программы с применением меньшего количества операторов, чем при программировании на языках ассемблера. Пример grossPay = basePay + overTimePay. Компилятор (compiler) — приложение, которое транслирует исходный код на языке высокого уровня в машинный код. Язык Фортран — язык программирования высокого уровня, разработанный компанией IBM в середине 1950-х годов для научных приложений, которые требовали сложных математических вычислений (см. рис).  § 3. Третье поколение ЭВМ (1965–1980): интегральные схемы и многозадачность Интегральная схема (integral circuit) — электронное устройство, состоящее из множества транзисторов. IBM/360 (позднее 370, 390, zSeries)  Первая линия компьютеров на интегральных схемах, 1964 год Серия программно совместимых машин разной производительности OS/360 состояла из миллиона строк, написанных на ассемблере тысячами программистов и содержала тысячи ошибок Многозадачность (мультипрограммность, multiprogramming) —возможность одновременного хранения в памяти большого количества программ, так что они могут выполняться одновременно. Ориентированный на ввод/вывод (I/O–bound) процесс (или задача), как правило, использует процессор в течение короткого промежутка времени, чтобы сформировать запрос на ввод/вывод, а затем освобождает процессор (см. рис).  Многозадачность ОС третьего поколения В разных разделах оперативной памяти одновременно находятся ОС и несколько задач, одни из которых ориентированы на вычисления, а другие — на ввод/вывод Пока одна задача ожидает завершения операции ввода/вывода, другая использует центральный процессор Спулинг (Simultaneous Peripheral Operation On Line, совместная периферийная операция в интерактивном режиме) — подкачка данных в оперативную память на фоне вычислений процессора. Спулинг ОС третьего поколения ОС считывает задания с перфокарт на диск в фоновом режиме Когда текущее задание заканчивается ОС загружает новое задание с диска в освободившийся раздел оперативной памяти Интерактивные пользователи (interactive user) — пользователи, которые находятся непосредственно возле машины, пока та решает их задачи. Интерактивные пользователи взаимодействуют с задачами в процессе их решения с помощью диалоговых терминалов. Система с разделением времени (timesharing system) — операционная система, которая делает возможным одновременную работу многочисленных интерактивных пользователей. CTSS CTSS (Compatible TimeSharing System) — совместимая система разделения времени Первая система с режимом разделения времени Разработана в 1960-х годах в Массачусетском технологическом институте (MTI) на специально переделанном компьютере IBM 7094 Виртуальная память (virtual memory) — способность операционной системы предоставлять программам доступ к большему пространству адресов, чем фактически существует в оперативной памяти. Процесс (process) — выполняемая операционной системой программа. Благодаря третьему поколению компьютеров, производительность труда программистов была увеличена в десятки раз. Время между постановкой задачи и возвратом результатов ее выполнения было сокращено от часов до минут. Это позволило программистам вводить, компилировать, редактировать, тестировать и отлаживать свои программы в интерактивном режиме, вплоть до устранения всех ошибок. § 4. Четвертое поколение ЭВМ (1980–н.в.): микросхемы и персональные компьютеры Микросхема (большая интегральная схема, LSI, Large Scale Integration) — кремниевое микроминиатюрное электронное устройство, содержащее тысячи транзисторов на одном квадратном сантиметре. Пример. Intel 8080 — первый универсальный 8-разрядный центральный процессор на микросхеме, 1974 год.  CP/M CP/M (Control Program for Microcomputers) — программа управления для микрокомпьютеров • Первая операционная система для персональных компьютеров с Intel 8080 • Разработана в 1977 году Гэри Килдэллом (компания Digital Research) • Лидировала среди ОС до 1983 года MS-DOS • MS-DOS (MicroSoft Disk Operation System) — дисковая операционная система фирмы Microsoft • Первая операционная система для персональных компьютеров IBM PC • Разработана в 1984 году Тимом Патерсоном (компания Microsoft) Историческая справка: MS-DOS В начале 80-х корпорация IBM разработала персональный компьютер IBM PC с процессором Intel 8080 и начала искать для него программное обеспечение. Сотрудники IBM связались с Билом Гейтсом, чтобы получить лицензию на право использования его интерпретатора языка Basic. Они также поинтересовались, не знает ли он операционную систему, которая работала бы на PC. Гейтс посоветовал обратиться к Digital Research, тогда главенствующей компании по операционным системам. Но Килдэлл отказался встречаться с IBM, послав вместо себя подчиненного. Что еще хуже, его адвокат даже отказался подписывать соглашение о неразглашении, касающееся еще не выпущенного PC, чем полностью испортил дело. Корпорация IBM снова обратилась к Гейтсу с просьбой обеспечить ее операционной системой. После повторного запроса IBM Гейтс выяснил, что у местного изготовителя компьютеров, Seattle Computer Products, есть подходящая операционная система DOS. Он направился в эту компанию с предложением выкупить DOS за 50 000 $, которое компания Seattle Computer Products с готовностью приняла. Затем Гейтс создал пакет программ DOS/BASIC, и пакет был куплен IBM. Когда корпорация IBM захотела некоторых усовершенствований в операционной системе, Бил Гейтс пригласил для этой работы Тима Патерсона, человека, написавшего DOS, ставшего первым служащим еще не оперившейся компании Гейтса Microsoft. Видоизмененная система была переименована в MS-DOS и быстро заняла доминирующее положение на рынке IBM PC. Самым важным оказалось решение Гейтса (как оказалось, чрезвычайно мудрое) продать MS-DOS компьютерным компаниям для установки вместе с их оборудованием, в отличие от попыток Килдэлла продавать CP/M конечным пользователям. Когда в 1983 году появился компьютер IBM PC/AT с центральным процессором Intel 80286, система MS-DOS уже прочно стояла на ногах, а CP/M доживала свои последние дни. Позже система MSDOS широко использовалась на компьютерах с процессорами 80386 и 80486. Хотя первоначальная версия MS-DOS была довольно примитивна, последующие версии системы выходили со все лучше разработанными свойствами, включая многое, позаимствованное от UNIX. Графический интерфейс пользователя (GUI, Graphical User Interface) — удобное для пользователя средство доступа к операционной системе, включающее в себя графические элементы, такие как окна, значки и меню, предназначенные для упрощения работы с программами и файлами. Историческая справка: Дуглас Энгельбарт Дуглас Энгельбарт изобрел компьютерную мышь и был одним из первых разработчиков оригинальных графических дисплеев и окон. Энгельбарт специализировался в сфере электроники. Во времена Второй мировой войны он работал специалистом по различным системам, например, радиолокационным и гидролокационным станциям. Покинув ряды вооруженных сил, он вернулся в штат Орегон, чтобы получить степень по электротехнике в 1948 году. Затем он окончил аспирантуру и поступил на работу в Стенфордский Исследовательский Институт (SRI, Stanford Research Institute), где впервые и столкнулся с компьютерами. В 1968 году на Объединенной конференции по компьютерам в Сан-Франциско Энгельбарт и его сотрудники представили свою компьютерную систему NLS (oNLine System — это название можно перевести как “Диалоговая система”). Ее отличительными элементами были мышь и графический интерфейс с окнами. Первая компьютерная мышь, которая называлась “Индикатором координат X–Y для системы вывода изображений”, имела только одну кнопку. На ее нижней поверхности находились два колесика, горизонтальное и вертикальное. Мышь и графические окна были взаимосвязаны. Благодаря мыши переключение с одного окна на другое значительно упрощалось, в то время как без окон мышь уже не приносила столь значимой пользы. Дуглас Энгельбарт посвятил свою жизнь повышению уровня человеческого интеллекта. Его изначальным замыслом, лежащим и в основе NLS, было создание системы, которая могла бы повысить уровень интеллекта и помочь людям быстрее решать задачи. Он основал Институт Совершенствования (Bootstrap Institute) c целью способствовать всеобщему пониманию его миссии. Совершенствование, согласно Энгельбарту, это развитие методов самого процесса развития. Он верит в то, что этот путь является наилучшим для повышения уровня человеческого интеллекта. На сегодняшний день Энгельбарт все еще сотрудничает с Институтом Совершенствования. За свои труды он получил широкое общественное признание и множество наград. GUI • Apple Macintosh, 1984 год: – первая операционная система для персонального компьютера с GUI, поддерживающая мышь и окна; – разработана Стивом Джобсом. • Windows 1.0, 1985 год: – графическая оболочка для MS-DOS корпорации Microsoft; – развивалась до 1995 года 26 страница |