История развития ЭВМ. измененная_История. Исторический ракурс от абака до пк
 Скачать 5.49 Mb.
|
исторический ракурс: от абака до пкДревние средства счета Первые вычислительные машины Первые компьютеры Принципы фон Неймана Поколения компьютеров (I-IV) Персональные компьютеры Современная цифровая техника Узелковое письмо (Южная Америка, VII век н.э.)
десятичная система Древние средства счета бороздки – единицы, десятки, сотни, … количество камней – цифры десятичная система Саламинская доска Абак (Древний Рим) – V-VI в. Суан-пан (Китай) – VI в. Соробан (Япония) XV-XVI в. Счеты (Россия) – XVII в. Абак и его «родственники» Вильгельм Шиккард (XVI в.) – суммирующие «счетные часы»: сложение и умножение 6-разрядных чисел (машина построена, но сгорела)Первые проекты счетных машин машина построена! зубчатые колеса сложение и вычитание 8-разрядных чисел десятичная система ’ «Паскалина» (1642) сложение, вычитание, умножение, деление! 12-разрядные числа десятичная система Арифмометр «Феликс» (СССР, 1929-1978) – развитие идей машины Лейбница Машина Лейбница (1672) Разностная машина (1822)Разностная машина (1822)Аналитическая машина (1834)«мельница» (автоматическое выполнение вычислений) «склад» (хранение данных) «контора» (управление) ввод данных и программы с перфокарт ввод программы «на ходу» Ада Лавлейс (1815-1852) первая программа – вычисление чисел Бернулли (циклы, условные переходы) 1979 – язык программирования Ада Машины Чарльза Бэббиджа Основы математической логики: Джордж Буль (1815 - 1864). Электронно-лучевая трубка (Дж. Томсон, 1897) Вакуумные лампы – диод, триод (1906) Триггер – устройство для хранения бита (М.А. Бонч-Бруевич, 1918). Использование математической логики в компьютерах (К. Шеннон, 1936) Прогресс в науке Принцип двоичного кодирования: вся информация кодируется в двоичном виде. Принцип программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Принцип адресности: память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в любой момент времени доступна любая ячейка. («Предварительный доклад о машине EDVAC», 1945) Принципы фон Неймана I. 1945 – 1955 электронно-вакуумные лампы II. 1955 – 1965 транзисторы III. 1965 – 1980 интегральные микросхемы IV. с 1980 по … большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС) V. Настоящее время Поколения компьютеров на электронных лампах быстродействие 10-20 тыс. операций в секунду каждая машина имеет свой язык нет операционных систем ввод и вывод: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты I поколение (1945-1955) Electronic Numerical Integrator And Computer Дж. Моучли и П. Эккерт Первый компьютер общего назначения на электронных лампах:
10-разрядные числа ЭНИАК (1946) Разработчик – Говард Айкен (1900-1973) Первый компьютер в США:
75 000 электронных ламп 3000 механических реле сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд Марк-I (1944) Хранение данных на бумажной ленте А это – программа… Марк-I (1944)
3 000 операций в секунду двоичная система 1952. БЭСМ – большая электронно-счетная машина5 000 электронных ламп10 000 операций в секунду Компьютеры С.А. Лебедева на полупроводниковых транзисторах (1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли) 10-200 тыс. операций в секунду первые операционные системы первые языки программирования: Фортран (1957), Алгол (1959) средства хранения информации: магнитные барабаны, магнитные диски II поколение (1955-1965) 1965-1966. БЭСМ-6
200 000 диодов 1 млн. операций в секунду память – магнитная лента, магнитный барабан работали дл 90-х гг. II поколение (1955-1965) на интегральных микросхемах (1958, Дж. Килби) быстродействие до 1 млн. операций в секунду оперативная памяти – сотни Кбайт операционные системы – управление памятью, устройствами, временем процессора языки программирования Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи) совместимость программ III поколение (1965-1980) большие универсальные компьютеры 1964. IBM/360 фирмы IBM.
1 байт = 8 бит (а не 4 или 6!) разделение времени 1970. IBM/370 1990. IBM/390 дисковод принтер Мэйнфреймы IBM 1971. ЕС-1020
память 256 Кб 1977. ЕС-1060 1 млн. оп/c память 8 Мб 1984. ЕС-1066 5,5 млн. оп/с память 16 Мб магнитные ленты принтер Компьютеры ЕС ЭВМ (СССР) Серия PDP фирмы DEC
СМ ЭВМ – система малых машин (СССР) до 3 млн. оп/c память до 5 Мб Миникомпьютеры компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах (БИС, СБИС) суперкомпьютеры персональные компьютеры появление пользователей-непрофессионалов, необходимость «дружественного» интерфейса более 1 млрд. операций в секунду оперативная памяти – до нескольких гигабайт многопроцессорные системы компьютерные сети мультимедиа (графика, анимация, звук) IV поколение (с 1980 по …) 1972. ILLIAC-IV (США)
многопроцессорная система 1976. Cray-1 (США) 166 млн. оп/c память 8 Мб векторные вычисления 1980. Эльбрус-1 (СССР) 15 млн. оп/c память 64 Мб 1985. Эльбрус-2 8 процессоров 125 млн. оп/c память 144 Мб водяное охлаждение Суперкомпьютеры 1985. Cray-2 2 млрд. оп/c 1989. Cray-3 5 млрд. оп/c 1995. GRAPE-4 (Япония) 1692 процессора 1,08 трлн. оп/c 2002. Earth Simulator (NEC) 5120 процессоров 36 трлн. оп/c 2007. BlueGene/L (IBM) 212 992 процессора 596 трлн. оп/c Суперкомпьютеры Компьютер собирается из отдельных частей как конструктор. Много сторонних производителей дополнительных устройств. Каждый пользователь может собрать компьютер, соответствующий его личным требованиям. Стандартизируются и публикуются:
способы подключения новых устройств Есть разъемы (слоты) для подключения устройств. Принцип открытой архитектуры 1976. Apple-I С. Возняк и С. Джобс 1977. Apple-II - стандарт в школах США в 1980-х
Компьютеры Apple 1985. Amiga-1000
память до 8 Мб дисплей до 4096 цветов мышь многозадачная ОС 4-канальный стереозвук технология Plug and Play (autoconfig) Multi-Media – использование различных средств (текст, звук, графика, видео, анимация, интерактивность) для передачи информации Мультимедиа Дисковод CD/DVD Видеокарта TV-тюнер Звуковая карта Звуковые колонки Наушники Джойстик Руль Шлемы виртуальной реальности Геймпад Микрофон Устройства мультимедиа Ноутбук КПК – карманный персональный компьютер MP3-плеер Электронная записная книжка GPS-навигатор Мультимедийный проектор Цифровой фотоаппарат Цифровая видеокамера Современная цифровая техника Цель – создание суперкомпьютера с функциями искусственного интеллекта
сверхбольшие базы данных использование параллельных вычислений распределенные вычисления голосовое общение с компьютером постепенная замена программных средств на аппаратные Проблемы: идея саморазвития системы провалилась неверная оценка баланса программных и аппаратных средств традиционные компьютеры достигли большего ненадежность технологий израсходовано 50 млрд. йен V поколение (настоящее время ) Проблемы:
сложность программного обеспечения приводит к снижению надежности Перспективы: квантовые компьютеры
2006 – компьютер из 7 кубит оптические компьютеры («замороженный свет») биокомпьютеры на основе ДНК химическая реакция с участием ферментов 330 трлн. операций в секунду Проблемы и перспективы |