Информационные технологии 1. Министерство науки и высшего образования российско федерации
 Скачать 190.52 Kb.
|
 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКО ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет»
Практическое задание № 1 по учебному курсу «Информационные технологии в психологии» (наименование учебного курса) Вариант ____ (при наличии)
Тольятти 2023 Реферат «История развития ЭВМ. Типы современных компьютеров» ОглавлениеВведение 3 Первое поколение компьютеров 4 Компьютер второго поколения 5 Компьютер третьего поколения 6 Компьютер четвертого поколения 7 Компьютер пятого поколения 8 Типы персональных компьютеров 10 Заключение 16 Список литературы 18 ВведениеНе так давно, всего три десятка лет назад, компьютер представлял собой целый комплекс огромных шкафов, занимавших несколько больших помещений. И все, что я делал — считал довольно быстро. Многим журналистам понадобилось воображение, чтобы увидеть эти огромные арифметические мыслительные агрегаты и даже напугать людей тем, что компьютер вот-вот станет умнее человека. Неудивительно, что люди верили во всевозможные выдумки о новом техническом чуде. И когда горький кибернетический писатель сам написал загадочные стихи, а потом выдал их за машину, они ему поверили. Что можно сказать о современных компьютерах, компактных, быстрых, оснащенных руками — манипуляторами, экранами, печатными, чертежными и чертежными устройствами, анализаторами изображений, звуков, речевыми синтезаторами и другими органами! Семейство компьютеров — электронных технических устройств для обработки информации — довольно большое и разнообразное. В общем, по сей день все знания человечества могут быть размещены на специальных носителях машинной информации, которые легко поместятся в небольшом помещении. История развития компьютеров, как полагают некоторые, очень коротка в начале двадцатого века и далее. На мой взгляд, человечество тысячелетия пошло на то, чтобы облегчить механическую работу по обработке информации. Два противоположных качества помогли ему в этом: лень и стремление к совершенству. Необходимость автоматизировать обработку данных, в том числе и информации, возникла очень давно. Целью данной работы является рассмотрение истории развития электронных вычислительных машин. Первое поколение компьютеровРазработка компьютеров разделена на несколько периодов. Генерации компьютеров каждого периода отличаются друг от друга по элементной базе и математическому ¬обеспечению. Первое поколение (1945-1954) — компьютеры на электронных лампах (как в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха появления компьютерных технологий. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и были построены для проверки той или иной теоретической позиции. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые часто нуждались в отдельных зданиях для себя, давно стали легендой. Первым серийно выпускаемым компьютером первого поколения был UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Разработчики: Джон Мочли и Дж. Проспер Экерт. Это был первый электронный цифровой компьютер общего назначения. УНИВАК, который начался в 1946 году и был завершен в 1951 году, имел время сложения 120 мкс, время умножения 1800 мкс и время деления 3600 мкс. UNIVAC может хранить 1000 слов, 12000 цифр с максимальным временем доступа до 400 мкс. На магнитной ленте было 120000 слов и 1440000 цифр. Ввод/вывод был выполнен с помощью магнитной ленты, перфорационных карт и перфоратора. Его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США. Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм. Машины этого поколения: «ЭНИАК», «МЧС», «БЭСМ», «ИБМ-701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20» и другие. Эти машины занимали большую площадь, потребляли много электроэнергии и состояли из очень большого количества электронных ламп. Их производительность составляла не более 2-3 тысяч операций в секунду, объем памяти не превышал 2 КБ. Только машина «М-2» (1958 г.) имела 4 Кб оперативной памяти и 20 тыс. операций в секунду. Компьютер второго поколенияКомпьютеры 2-го поколения были разработаны в 1950-60 годах. Основными элементами стали уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качестве запоминающих устройств стали использоваться магнитные сердечники и магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Вторая разница между этими машинами заключается в том, что они могут быть запрограммированы на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня — Фортран, Алголь, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Несмотря на то, что программирование остается наукой, оно берет на себя характеристики мастерства. Все это позволило резко уменьшить размеры и стоимость компьютеров, которые в то время впервые были построены для продажи. Автомобили этого поколения: «РАЗДАН-2», «ИВМ-7090», «Минск-22,-32», «Урал 14,-16», «БЭСМ-3,-4,-6», «М-220,-222» и др. Использование полупроводниковых приборов в электронных вычислительных схемах привело к повышению надежности, производительности до 30 000 операций в секунду и ¬оперативной памяти до 32 КБ.¬ Сокращены габаритные размеры машин и энергопотребление. Но самые важные достижения этой эпохи относятся к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Соответственно, расширился и спектр применения компьютеров. Теперь не только ученые могли рассчитывать на доступ к компьютерной технике; компьютеры использовались в планировании и администрировании, а некоторые крупные компании даже перешли на компьютеры, что на двадцать лет опережало моду. Компьютер третьего поколенияРазработка в 1960-х годах интегральных схем — целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, изготовленных на одном полупроводниковом кристалле (ныне называемом чипами) — привела к созданию компьютеров третьего поколения. В то же время появилась полупроводниковая память, которая до сих пор используется в персональных компьютерах в качестве основной памяти. Использование интегральных схем значительно расширило возможности компьютера. Теперь центральный процессор может параллельно управлять и управлять многочисленными периферийными устройствами. Компьютеры могут обрабатывать несколько программ одновременно (принцип мультипрограммирования). В результате реализации принципа мультипрограммирования появилась возможность работать в диалоговом режиме в режиме разделения времени. Удаленные пользователи могут ¬взаимодействовать с аппаратом самостоятельно. В эти годы производство компьютеров становится промышленным. Прорыв в лице лидера компании IBM впервые реализованное семейство компьютеров — это набор полностью совместимых компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше чем не делать) до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенной в эти годы была семья компании IBM System/360. Начиная с 3-го поколения, развитие серийных компьютеров стало традицией. Хотя машины одной и той же серии сильно отличались друг от друга по возможностям и производительности, они были совместимы с информацией, программным и аппаратным обеспечением. Например, страны РГВ выпускали «ЭК-1022», «ЭК-1030», «ЭК-1033», «ЭК-1046», «ЭК-1061», «ЭК-1066» и др. из тех же серий. Производительность этих машин достигла от 500 тыс. до 2 млн. операций в секунду, объем оперативной памяти — от 8 Мб до 192 Мб. К компьютерам этого поколения также относятся «ИВМ-370», «Электроника — 100/25», «Электроника — 79», «СМ-3», «СМ-4» и др. Низкое качество электронных компонентов было слабым местом советских компьютеров третьего поколения. Отсюда постоянное отставание от западных разработок по скорости, весу и габаритам, но, как подчеркивают разработчики CM, не по функциональности. Для компенсации этого отставания были разработаны специальные процессоры, позволяющие создавать высокопроизводительные системы для решения частных задач. Оснащенный специальным процессором преобразования Фурье, SM-4, например, использовался для радиолокационного картирования Венеры. В начале 1960-х годов появились первые миникомпьютеры — небольшие компьютеры с низким энергопотреблением, доступные для небольших компаний или лабораторий. Миникомпьютеры стали первым шагом на пути к персональным компьютерам, тестовые образцы которых были опубликованы только в середине 1970-х годов. Знаменитое семейство миникомпьютеров PDP от Digital Equipment было прототипом советской серии SM. В то же время количество элементов и соединений между ними, вписывающихся в микросхему, неуклонно растет, и к 1970-м годам интегральные схемы уже содержали тысячи транзисторов. Это позволило объединить большинство компонентов компьютера в одну небольшую деталь — как Intel в 1971 году с первым микропроцессором, предназначенным для настольных компьютеров, которые только начинали появляться. В 1969 году родилась первая глобальная компьютерная сеть, в то же время появилась операционная система Unix и язык программирования C («C»), которые оказали огромное влияние на мир программного обеспечения и по сей день сохраняют свои лидирующие позиции. Компьютер четвертого поколенияК сожалению, с середины 1970-х годов тонкая картина смены поколений нарушается. Все меньше и меньше фундаментальных инноваций в компьютерной науке. Прогресс в основном идет по пути развития того, что уже было изобретено и придумано — первоначально за счет увеличения производительности и миниатюризации элементарной базы и самих компьютеров. Обычно предполагается, что период с 1975 года относится к четвертому поколению компьютеров. Их элементной базой стали крупные интегральные схемы (BIS. В одном кристалле интегрировано до 100 тыс. элементов). Скорость этих машин составляла несколько десятков миллионов операций в секунду, а объем памяти достигал сотен Мб. Появились микропроцессоры (1971 компания Intel), микрокомпьютеры и персональные компьютеры. Стало возможным использовать суммарную мощность разных машин (объединение машин в один вычислительный узел и работа с разделением по времени). Однако есть и другое мнение — многие считают, что достижения 1975-1985 годов не настолько велики, чтобы их можно было рассматривать как равное поколение. Сторонники этой точки зрения называют это десятилетие «третьим с половиной» поколением компьютеров. И только с 1985 года, когда появились сверхразмерные интегральные схемы (SBIS. В кристалле такой схемы можно разместить до 10 миллионов элементов), следует отсчитывать годы жизни самого четвертого поколения, которое живет и по сей день. Развитие компьютеров 4-го поколения шло по двум направлениям: 1 направление — создание суперкомпьютеров — комплексов многопроцессорных машин. Второе направление — дальнейшее развитие микрокомпьютеров и персональных компьютеров (ПК) на базе BIS и SBIS. С этого поколения компьютеры называются компьютерами. Компьютер пятого поколенияПрограмма развития так называемого пятого поколения компьютеров была принята в Японии в 1982 году. В 1991 году основной целью было создание новых компьютеров, предназначенных для решения задач искусственного интеллекта. С помощью языка пролога и инноваций в компьютерном проектировании следовало приблизить решение одной из главных задач этой отрасли компьютерной науки — проблемы хранения и обработки знаний. Предполагается, что ее элементарная основа не будет служить SBIS, а на ее основе будут созданы устройства с элементами искусственного интеллекта. Достижения оптоэлектроники и биопроцессоров будут использованы для увеличения объема памяти и производительности. На компьютерах пятого поколения ставятся совершенно иные задачи, чем при разработке всех предыдущих компьютеров. Основной задачей разработчиков пятого поколения является создание искусственного интеллекта машины (умение делать логические выводы из представленных фактов), развитие «интеллектуализации» компьютеров — снятие барьера между человеком и компьютером. К сожалению, японский компьютерный проект пятого поколения повторил трагическую судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Однако исследования, проведенные в ходе проекта, и опыт, полученный при использовании методов представления знаний и параллельного логического мышления, в значительной степени способствовали прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом. Компьютеры уже способны воспринимать информацию из рукописного или печатного текста, из пробелов, из человеческого голоса, распознавать пользователя по его голосу, переводить с одного языка на другой. Это делает возможным общение с компьютером для всех пользователей, даже для тех, кто не имеет специальных знаний в этой области. Многие успехи, достигнутые искусственным интеллектом, используются в промышленности и бизнесе. Современные персональные компьютеры Современные персональные компьютеры (ПК) в соответствии с принятой классификацией должны относиться к четвертому поколению компьютеров. Однако с учетом быстро развивающегося программного обеспечения многие авторы публикаций относят их к 5-му поколению компьютеров. Персональные компьютеры появились на рубеже 60-х и 70-х годов. Американская компания Intel разработала первый 4-битный микропроцессор (МР) 4004 для карманного калькулятора. Она содержала около тысячи транзисторов и могла выполнять 8000 операций в секунду. Вскоре была выпущена 8-битная версия этого MP, названная 8008. Оба МП не были восприняты всерьез, потому что они были рассчитаны для конкретных применений. Они принадлежат к первому поколению парламентариев. В конце 1973 года компания Intel разработала однокристальный 8-битный MP 8080, который был предназначен для многоцелевых приложений. Она сразу же привлекла внимание компьютерной индустрии и быстро стала «стандартом». Некоторые компании начали производить MP 8080 по лицензиям, другие предлагали его улучшенные версии. 12 августа 1981 года компания IBM представила свой ПК, который был не хуже продуктов лидеров рынка того времени — Commodore PET, Atari, Radio Shack и Apple. Весной 1983 года компания IBM выпустила модель PC XT с жестким диском, а также объявила о создании нового поколения микропроцессоров — 80286. Новый компьютер IBM PC AT (Advanced Technologies), основанный на MP 80286, быстро покорил мир. Часовая частота современных ПК составляет более 3 ГГц, объем оперативной памяти — до 4 ГБ. Емкость жестких дисков увеличилась до 500 ГБ. Новейшие технологии позволяют вашему ПК прослушивать и записывать аудиофайлы в высоком качестве. Использование DVD-дисков позволяет смотреть современные фильмы. Сегодня широко используются ноутбуки — ноутбуки, карманные компьютеры (КПК) и мобильные ПК — смартфоны, сочетающие в себе функции ПК и телефона. Типы персональных компьютеровПо форме представления обрабатываемой информации компьютеры подразделяются на три класса: цифровые, аналоговые и гибридные. Цифровые компьютеры обрабатывают информацию, представленную в цифровой форме (в двоичной системе счисления), и являются самым представительным классом современных компьютеров. Цифровые компьютеры используются для решения самых разнообразных задач, поддающихся формализации, для которых разработаны соответствующие численные методы решений. Аналоговые компьютеры обрабатывают информацию, представленную в аналоговой форме, т. е. в виде непрерывно меняющихся значений физической величины (электрического напряжения или тока). Аналоговые компьютеры используются для решения физических и математических задач, содержащих дифференциальные уравнения. Кроме того, они используются в системах автоматического регулирования для решения задач в режиме реального времени. Гибридные компьютеры обрабатывают информацию, представленную в цифровой и аналоговой форме. В таких компьютерах цифровая часть предназначена для управления и выполнения логических операций, а аналоговая – для решения математических уравнений. По назначению компьютеры подразделяются на три класса: профессиональные, персональные и специализированные. Профессиональные компьютеры предназначены для обработки больших объемов информации с высокой скоростью. По аппаратному и программному обеспечению они значительно превосходят другие классы. Персональные компьютеры предназначены для обработки информации на одном автоматизированном рабочем месте (АРМ), при этом их вычислительных ресурсов должно быть достаточно для поддержки такого рабочего места. Кроме того, они должны быть доступны по цене для массового потребителя. Специализированные компьютеры предназначены для обработки информации, связанной с решением узкоспециализированных задач (вычислительных и управляющих). Они не обладают универсальностью, т. е. ориентированы на конкретные практические задачи. Специализированные компьютеры, называемые также контроллерами, встраиваются в системы автоматического управления сложными техническими устройствами или технологическими процессами. По степени универсальности компьютеры подразделяются на два класса: общего назначения и специализированные. Компьютеры общего назначения являются универсальными и позволяют обрабатывать информацию, связанную с решением широкого круга задач. Специализированные компьютеры позволяют обрабатывать информацию, связанную с решением узкопрофессиональных задач. По способам использования компьютеры подразделяются на два класса: коллективного и индивидуального использования. Компьютеры коллективного использования предназначены для обслуживания одновременной работы нескольких пользователей. Такие компьютеры, называемые также серверами, используются и для организации работы компьютерных сетей. Компьютеры индивидуального использования предназначены для обслуживания работы индивидуального пользователя. По производительности компьютеры подразделяются на три класса: ординарной, высокой и сверхвысокой производительности. Производительность компьютера является сложной интегральной характеристикой, под которой обычно понимается время, затрачиваемое на решение определенной задачи. Производительность зависит от специфики решаемой задачи, быстродействия компьютера, информационного объема его оперативной памяти и т. д. Быстродействие (скорость обработки информации) компьютера в свою очередь определяется быстродействием микропроцессора, системной магистрали (служит для обмена информацией между функциональными блоками компьютера), периферийных устройств, качеством конструктивных решений и т. д. Поэтому оценить производительность компьютера и тем более классов компьютеров достаточно сложно. На практике производительность компьютера оценивают по некоторым параметрам, определяющим его производительность, т. е. осуществляют косвенную оценку его производительности. К таким параметрам относят: тактовую частоту микропроцессора, скорость переключения системной шины и ее разрядность, тип используемого интерфейса, число команд, выполняемых в секунду, число операций, выполняемых компьютером над числами с плавающей запятой, в секунду и т. д. Выделим некоторые из этих параметров, которые позволяют наиболее просто произвести косвенную оценку производительности компьютера. Компьютеры ординарной производительности называют также микрокомпьютерами. К ним можно отнести персональные и специализированные компьютеры. Их условная производительность достигает значений до 10 MFLOPS. Компьютеры высокой производительности называют также мэйнфреймами. К ним можно отнести профессиональные компьютеры, у которых условная производительность достигает значений до 100 MFLOPS. Компьютеры сверхвысокой производительности называют также суперкомпьютерами. К ним можно отнести профессиональные компьютеры, у которых условная производительность достигает значений свыше 100 MFLOPS. По особенности архитектуры компьютеры подразделяются на два класса: с открытой архитектурой и закрытой архитектурой Под архитектурой компьютера понимается совокупность аппаратных и программных средств, организованных в систему, обеспечивающую функционирование компьютера. Открытая архитектура была предложена американской фирмой DEC (Digital Equipment Corporation) в 70-х гг. XX в., а затем была успешно использована при разработке персонального компьютера фирмой IBM (International Business Machines Corporation), который и появился в 1981 г. К особенностям открытой архитектуры относятся: • модульный принцип построения компьютера, в соответствии с которым все его компоненты выполнены в виде законченных конструкций – модулей, имеющих стандартные размеры и стандартные средства сопряжения; • наличие общей (системной) информационной шины, к которой можно подключать различные дополнительные устройства через соответствующие разъемные соединения; • совместимость новых аппаратных и программных средств с их предыдущими версиями, основанная на принципе «сверху – вниз», что означает, что последующие версии должны поддерживать предыдущие. Подавляющее число современных компьютеров имеют открытую архитектуру. Закрытая архитектура не обладает характерными чертами открытой архитектуры и не позволяет обеспечить подключение дополнительных устройств, не предусмотренных разработчиком. Компьютеры, имеющие такую архитектуру, эффективны при решении узкоспециализированных задач, например вычислительных. По организации вычислительных процессов компьютеры можно подразделить на четыре класса: без разделения ресурсов, с разделением ресурсов, многопользовательские с разделением ресурсов и мультипроцессорные; по режиму взаимодействия с пользователем компьютеры можно разделить на два класса: без взаимодействия с пользователем и интерактивные; по способу выполнения обработки информации компьютеры можно разделить на два класса: скалярные (последовательная обработка информации) и векторные (параллельная обработка информации); по совместимости аппаратных средств компьютеры можно разделить на два класса: компьютеры, имеющие аппаратную платформу IBM PC и аппаратную платформу Apple Macintosh и т. д. Однако, поскольку предметом настоящего рассмотрения является в основном персональный компьютер (PersonalComputer – PC), то сделаем выводы по приведенной классификации применительно к персональному компьютеру. Согласно классификации современный персональный компьютер относится к четвертому поколению, является цифровым, общего назначения, индивидуального использования, ординарной производительности и имеет открытую архитектуру. Для персонального компьютера можно выделить классификационные признаки второго уровня, к которым отнесем функциональные возможности и конструктивные особенности. В соответствии с действующим с 1999 г. международным сертификационным стандартом в области персональных компьютеров (спецификация РС99) по функциональным возможностям персональные компьютеры (ПК) можно подразделить на следующие группы: массовые ПК (Consumer PC), деловые ПК (Office PC), портативные ПК (Mobile PC), ПК, используемые в качестве рабочих станций (Workstation PC), и ПК для развлечений (Entertainment PC). Массовые компьютеры представляют значительную часть ПК и предназначены для широкого круга потребителей и решения соответствующих задач. Деловые ПК широко используются в государственных учреждениях, фирмах и т. д. и имеют конфигурацию, соответствующую целям и задачам тех мест, где они используются. Портативные ПК приобретают в настоящее время все большую популярность, поскольку позволяют работать пользователям не только в стационарно оборудованных рабочих местах и оснащаются средствами мобильной связи для подключения к сетевым ресурсам и, в частности, к глобальной сети Интернет. ПК, используемые в качестве рабочих станций, предназначены для организации компьютерных сетей, в которых они выполняют функции клиентов или рабочих станций. Развлекательные ПК оснащаются мощными мультимедийными средствами для воспроизведения высококачественного звука и графики. По конструктивным особенностям ПК можно подразделяются на две группы: стационарные и переносные. Стационарные ПК предназначены для организации автоматизированного рабочего места в офисе, учебном компьютерном классе и т. д. Переносные или мобильные ПК подразделяются на следующие группы: портативные (Laptop), блокнотные (Notebook), суперблокнотные (Subnotebook), карманные, или наладонники (Palmtop), а также смартфонов. Дальнейшее развитие основного направления, связанного с конструированием средств электронной техники – микроминиатюризацией (при меньших габаритах получить те же характеристики), привело к созданию смартфонов, суперблокнотных и карманных ПК, которые по своим характеристикам и функциональным возможностям почти не уступают стационарным ПК. Основное отличие состоит в удобстве работы пользователя, габаритных размерах и массе. ЗаключениеПо окончании работы можно сделать вывод, что электронные компьютеры играют особую роль в развитии компьютерной науки. Существование компьютерной науки как научного направления немыслимо без компьютерных технологий. Появление компьютерных машин, их стремительное развитие и массовое внедрение в различные области человеческой деятельности создали научно-техническое направление, называемое вычислительной техникой. Компьютеры появились тогда, когда возникла острая необходимость в очень трудоемких и точных вычислениях, особенно в таких областях науки и техники как: атомной физики и теории динамики полета и управления самолетами, в изучении высокоскоростной аэродинамики. Степень прогресса здесь во многом зависит от способности выполнять сложные вычисления. Компьютеры разрабатывались на протяжении нескольких поколений. Список литературыИчбия Д., Кнеппер С. Фонд Майкрософт. / Пер.Мовшович Д.Ю. — Ростов-на-Дону: Феникс, 1994. Караменс В.В., Григ Н.Р. Компьютер: прошлое, настоящее, будущее. — М. , 2005 . Британская технологическая история Минасяна. — М. , 2003. Полина К. Маленький интеллектуальный словарь компьютерных технологий. — М. , 1995. Печерских И.Н. этюдов на компьютерах. — Кишинёв: Стыинск, 1994. Фигурнов В.Е. ПК IBM для пользователей. — М. , 2005. |