История вычислительной техники

1. История вычислительной техники

2.

ПОКОЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ):
БУДУЩЕЕ КОМПЬЮТЕРОВ

3.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1897 г.
– английский физик Дж.
сконструировал электронно-лучевую трубку.
Дж. Томсон
1918 г. – учёный М.А. Бонч-Бруевич в
России изобретает ламповый триггер.
М.А. Бонч-Бруевич
Томсон

4.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1944 г. – американский математик Говард Айкен
сконструировал в Гарвардском университете
автоматическую вычислительную машину АВМ
«Марк-1» с программным управлением на
релейных и механических элементах.
Говард Айкен
Перфокарта, накопители на магнитной ленте

5.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1946 г. – американский инженер-электронщик Д.П. Эккерт и физик Д.У. Моучли
сконструировали в Пенсильванском университете первую ЭВМ «ENIAC» (Electronic
Numerical Integrator and Computer). Она состояла из 20 тыс. электронных ламп.

6.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
• 10-20 тыс.операций в сек.
• 30 тонн; высотой 2 этажа;
• десятки тысяч электронных
Д.П. Эккерт, Д.У. Моучли
ламп;
провода протяженностью 10
тысяч км;
каждые 7-8 мин. одна из
ламп выходила из строя
сложение за 0,2 мс,
умножение - за 2,8 мс
Использовалась десятичная
СС
Машинные языки (0,1)
ENIAC

7.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1949 год — Морис Уилкс, профессор Кембриджа, закончил создание
компьютера EDSAC. Он же создал машинный язык АССЕМБЛЕР

8.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1951 год – запуск компьютера EDVAC

9.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1947 – 1948 гг. – академик С.А.
Лебедев в Институте электроники
АН УССР начинает работу по
созданию
МЭСМ
(Малой
Электронной Счётной Машины).
С. А. Лебедев
1948 г.
– американский
математик
Норберт
Винер
выпустил книгу «Кибернетика,
или Управление и
связь у
животных».
Это
положило
начало
развитию
теории
автоматов
и
становлению
кибернетики
–
науки
об
управлении
и
передаче
информации.

10.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)

11.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)

12.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1949 г. – под руководством
профессора М. Уилкса в
Кембриджском университете
создана
первая
в
мире
вычислительная машина с
хранимой
программой
ЭДСАК.

13.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1949 г. – под руководством Дж.
фон
Неймана
разработан
компьютер
MANIAC
(Mathematical Analyzer Numerical
Integrator ntand Computer).
MANIAC
1952 г. – закончена разработка БЭСМ (Большой
Электронной
Счётной
Машины)
с
быстродействием около 10 тыс. операций в
секунду под руководством Сергея Алексеевича
Лебедева.
БЭСМ
М-20

14.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1959 год – построен компьютер Лебедева ЭВМ М-20.

15.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
MARK-I

16.

1-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1945-1959гг)
1953 год – в США выпущен компьютер IBM 701.

17.

2-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1960-1969гг)
Транзистор- полупроводниковый
прибор.
1 транзистор заменил 40 эл. ламп!
PDP-8, IBM- 701– 100-500 тыс. оп/сек
БЭСМ-6 – первая в мире ЭВМ 1 млн.
оп/сек ! (С.А.Лебедев)
М-220, Мир, Урал-11, IBM-7094.
Магнитные ленты, магнитные барабаны.
Алгоритмические языки, пакетный
режим

18.

2-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1960-1969гг)

19.

2-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1960-1969гг)

20.

2-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1960-1969гг)
1966 г

21.

2-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1960-1969гг)

22.

2-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1960-1969гг)

23.

3-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1970-1979гг)
1961 г. – в продажу поступила первая выполненная на
пластине кремния интегральная схема (ИС).
Быстродействие ЭВМ превысило 1 млн операций в
секунду. ЭВМ стали компактнее и дешевле,
использовались в расчётных задачах науке и технике.
Появились первые операционные системы.
1965 г. – начат выпуск семейства машин
третьего поколения IBM/360 (США).
IBM/360
1970-е г. – начат выпуск семейства малых
ЭВМ международной системы (СМ ЭВМ).
СМ-3

24.

3-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (1970-1979гг)

25.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)

26.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
«Суперчип» Intel нового поколения позволит достигнуть в своих устройствах
скорости обработки данных не менее 1 экзафлопс (1 квинтиллион операций в
секунду). Напомним, что на сегодняшний день наиболее мощным является
японский K-computer с производительностью более 10,5 Петафлопс.
Таким образом, Intel готовится первой покорить новую планку вычислительной
мощности. Сегодня компания уже выпускает 22-нанометровый 50-ядерный
процессор Knights Corner, созданный по технологии Many Integrated Core, в
котором наряду с обычными х86-ядрами используются продвинутые
процессорные ядра для выполнения многопоточных вычислений.

27.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
Искусственные нейроны и синапсы - путь к созданию вычислительных систем,
функционирующих как биологический мозг. В 2012 году IBM приступила к созданию
небывалого по мощности компьютера, который предназначен для работы с
циклопическим радиотелескопом, получившим название "Квадратный километр"
(Square Kilometre Array – SKA). Именно квадратный километр составит суммарная
площадь нескольких тысяч антенных тарелок только одной из систем
радиотелескопа. Антенны радиотелес копа "Квадратный километр" Преследуя цель
создания компьютеров и вычислительных систем, способным выполнять
параллельную мнемоническую обработку данных, подобно тому, как это делает
головной мозг живых существ, ученые давно работают над созданием искусственных
синапсов и чипов на их основе. Будущие нейроморфные чипы будут содержать
миллионы моделируемых нейронов, которые можно будет связать миллиардами
моделируемых синапсов. А это, в свою очередь, позволит создать вычислительные
системы, способные самообучаться и самостоятельно демонстрировать сложные
модели поведения. А такие вычислительные системы могут применяться для
решения сложных комплексных задач, включая визуальное восприятие,
планирование, принятие решений и навигация.

28.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
Робот пожарный
На американском флоте в ближайшие годы может
появиться гуманоидный робот пожарный. По
задумке разработчиков именно человекоподобный
робот будет наиболее приспособлен к
перемещению в стесненных условиях на морских
судах, где есть множество узких проходов и крутых
лестниц. Как настоящий моряк робот SAFFiR будет
способен передвигаться в любых направлениях в
условиях сильной морской качки. Робот будет
оснащен множеством навигационных датчиков, в
том числе газовым датчиком и стерео камерой IR,
позволяющей «видеть» сквозь непроницаемую
пелену дыма. Его верхняя часть тела будет
способна к работе с огнетушителем. В автономном
режиме энергии аккумулятора будет достаточно,
чтобы тушить пожар в течение
получаса. Предусмотрена и возможность работы
робота пожарного в команде с живыми людьми.
Многомодальные интерфейсы позволят роботу
выполнять команды руководителя группы,
подаваемые как голосом, так и жестами.

29.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
Радиоактивный мусор убирает робот MARS
На сегодняшний день одним из самых крупных на Земле хранилищ радиоактивных отходов является спецобъект
недалеко от города Хэнфорд в пустыне штата Вашингтон, США. На территории хранилища размещается более ста
сорока
подземных
резервуаров,
большинство
из
которых
требуют
срочного
ремонта.
По понятным причинам, перемещением отходов из старых резервуаров в новые человек заниматься не может. Для
такой опасной работы была создана специальная система Mobile Arm Retrieval System или просто MARS. Это
робот-манипулятор, способный производить различные операции на удалении в 12 метров от своей базы.
По своему строению MARS очень напоминает человеческую руку, причём с кистью, степень свободы которой
составляет 360 градусов. Благодаря этому очистка резервуаров от остатков радиоактивных веществ может
производиться более эффективно. Для этого робот использует водяную пушку. Специальный насос подаёт в минуту
под давлением в триста атмосфер более тысячи литров воды. В особых случаях система способна подавать
семьдесят пять литров воды в минуту под давлением в пять тысяч атмосфер. В процессе очистки все отходы
закачиваются в специальную ёмкость.

30.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
Сельскохозяйственный робот
Сегодня, по мнению большинства специалистов, единственным способом как-то повысить
эффективность сельского хозяйства является отказ от человеческого труда. Энтомолог и
роботостроитель Дэвид Дорхаут взялся за создание устройств, способных самостоятельно сажать
и ухаживать за растениями, а также способных собрать урожай.
По задумке конструктора роботы распыляют в месте посадки того или иного растения красящее
вещество, способное изменять отражающие свойства почвы. Другое устройство-сеятель,
регистрирующее такие изменения с помощью нехитрой системы сенсоров, изменяет свой маршрут
и выбирает соответствующую позицию. Все искусственные сеятели общаются между собой через
беспроводную связь. Что не позволяет им сталкиваться друг с другом и не толпиться. Как результат
– более чем эффективное засевание необходимой площади.

31.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
Робот-игрушка
В мировом игрушечном зоопарке роботов –
прибавление. На презентационной выставке в Токио
компания Fujitsu представила посетителям потешного
плюшевого медвежонка – игрушку, которая считается
необъемлемым атрибутом детства.
Уникальный робот медвежонок умеет совершать до
300 различных действий, моделируя их в зависимости
от его «эмоционального состояния» и поведения
хозяина. Стоит тронуть медвежонка за лапу или
ласково почесать ему живот, как он тут же начинает
реагировать. Например, забавно хихикать. Чтобы
чувствовать контакт с человеком, в тело и руки
игрушки встроено тринадцать датчиков. Внутри есть
микрофон и специальный «вестибулярный» датчик,
благодаря которому медвежонок может качаться и
удерживать равновесие. А видеокамеру разработчики
разместили в носу робота – чтобы он мог улыбнуться
в ответ на улыбку хозяина. Двенадцать
автоматизированных приводных сервомоторов
помогают мишке кивать и качать головой, открывать и
закрывать глаза

32.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
Робот-пылесос
Корейская
кампания
LG
представила
новую
версию
своего
робота
пылесоса
RoboKing
VR6172LM.
В него встроены две камеры, которые позволяют ему сканировать пол и потолок и благодаря этому робот может очень точно
определить, где он уже был и куда ему еще предстоит добраться. У робота для сбора всяких частиц есть два механизма, которые
подают мусор на щетку и после этого они попадают в камеру. Если же у робота закончится питание, то он сам найдет базу и после
подзарядки отравляется на тоже место, где он закончил уборку. Пылесос достаточно маленьких размеров, что позволяет ему
пробираться
в
труднодоступные
места.
Он
способен
преодолевать
небольшие
препятствия.
Кроме того, в этот робот-пылесос добавлен режим самодиагностики: нужно нажать на кнопку диагностики и робот через 30 секунд
женским голосом доложит о своем состоянии.

33.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
Начиная с 1993, самые быстрые компьютеры ранжируют в списке Top500 исходя из результатов
прохождения теста LINPACK. Этот тест измеряет, насколько быстро компьютер решает N на N
системы линейных уравнений Ax = b, являющейся общей задачей для машиностроения.
Суперкомпьютер «Ломоносов» — суперкомпьютер, поставленный компанией «Т-Платформы»
для МГУ им. М.В. Ломоносова. По состоянию на ноябрь 2011 года занимает 18-е место в рейтинге
TOP500 самых мощных суперкомпьютеров. Первый гибридный суперкомпьютер такого масштаба
в России и Восточной Европе. В нем используется 3 вида вычислительных узлов и процессоры с
различной архитектурой. В качестве основных узлов, обеспечивающих свыше 90 %
производительности системы, используется blade-платформа T-Blade2. Предполагается
использовать суперкомпьютер для решения ресурсоемких вычислительных задач в рамках
фундаментальных научных исследований, а также для проведения научной работы в области
разработки алгоритмов и программного обеспечения для мощных вычислительных систем.
Пиковая производительность — 510 Тфлопс

34.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
Cray-2 — векторный суперкомпьютер,
выпускаемый компанией Cray
Research с 1985 года. Он стал самым
производительным компьютером
своего времени, обогнав по
производительности другой
суперкомпьютер, Cray X-MP. Пиковая
производительность Cray-2
составляла 1,9 GFLOPS. Только в
1990 году этот рекорд был побит
суперкомпьютером ETA-10G.

35.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
“СКИФ-Аврора” - СКИФ МГУ — суперкомпьютер, разработанный на основе суперкомпьютерной
программы «СКИФ-ГРИД» и запущенный в работу в МГУ 19 марта 2008 года; способен производить
десятки триллионов операций с плавающей точкой в секунду. Компьютер разработан российскими и
белорусскими специалистами и предназначен для быстрого решения большого числа задач в
разных областях науки: аэро- и гидродинамике, метеорологии, магнитной гидродинамики, физике
высоких энергий, геофизике, в финансовой сфере (при обработке больших объёмов сделок на
биржах), климатологии, криптографии, компьютерного моделирования лекарств.
Оперативная память — 5,5 TB. Дисковая память узлов — 15 TB. Занимаемая площадь — 96 м².
Пиковая производительность — 60 TFLOPS.

36.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
K computer — японский суперкомпьютер производства компании Fujitsu,
запущенный в 2011 году в Институте физико-химических исследований в
городе Кобе. Название происходит от японской приставки «кэй» (яп. 京),
означающей 10 квадриллионов и одновременно обозначающей столицу,
то есть намек на «главный компьютер».
В июне 2011 года организационный комитет проекта TOP500 огласил, что
K computer возглавил список самых производительных суперкомпьютеров
мира с результатом в тесте LINPACK в 8,162 петафлопс или 8,162
квадриллиона операций с плавающей запятой в секунду.
Вычислительная эффективность (отношение средней
производительности к пиковой производительности) составила 93 %. На
момент проведения теста система всё ещё находилась на стадии
строительства, окончательный ввод в эксплуатацию был намечен на
ноябрь 2012 года.
По состоянию на июнь 2011 года система имела 68 544 8-ядерных
процессора SPARC64 VIIIfx, что составляло 548 352 вычислительных
ядра, произведенных компанией Fujitsu по 45-нанометровому
техпроцессу.
В ноябре 2011 года K Computer был достроен, количество процессоров
достигло 88 128, а производительность системы на тесте Linpack
достигла 10,51 Пфлопс. Таким образом, K Computer стал первым в
истории суперкомпьютером, преодолевшим рубеж в 10 Пфлопс. Пиковое
быстродействие комплекса достигает 11,28 квадриллиона операций с
плавающей запятой в секунду.

37.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
Тяньхэ-1А — суперкомпьютер, спроектированный Национальным университетом
оборонных технологий Китайской Народной Республики. Скорость вычислений,
производимых суперкомпьютером, составляет 2,57 петафлопс, что по данному
показателю ставит его на первое место среди ЭВМ подобного класса (на октябрь
2010 года), оставляя позади суперкомпьютер Cray XT5 (1,76 петафлопс),
расположенный в Национальной лаборатории Оук-Риджа в США. Тяньхэ-1А
использует 7168 графических процессоров Nvidia Tesla M2050 и 14336 серверных
процессоров Intel Xeon[2].

38.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
"Deep Blue" - на сегодняшний день - самый известный
компьютер в мире. Его ещё называют "шахматный
суперкомпьютер", так как он создавался корпорацией IBM, в
рамках проекта "Deep Thought", специально для шахматных
поединков с человеком.
В мае 1997 года состоялся шахматный матч, ставший
знаменательным в истории человечества. Мощному
компьютеру, его программе и команде специалистов из IBM
противостоял действующий чемпион мира по шахматам Гарри Каспаров - величайший игрок в истории шахмат. Это
был его третий поединок за всю историю существования
"Deep Blue". Матчи 1989 и 1996 годов закончились победой
Каспарова. В 1997 году Каспаров повёл в счёте, но Deep Blue
его догнал во втором матче. Затем последовала серия из
трёх ничейных матчей. Счёт был равным. Стало очевидно,
что суперкомпьютер действительно стал мощнее, чем он
был в предыдущие годы. Финальный, шестой, матч был
стремительным. Всего 19 ходов (обычно ходов в 2-2,5 раза
дольше) в течение часа (обычно гроссмейстеры играют
около четырёх часов). На глазах у следивших за ходом
поединка произошло, казалось бы, невозможное... Каспаров
был побеждён компьютером.

39.

4-е ПОКОЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ (ЭВМ) (с 1980г)
СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ
В апреле 2012 года в Китае начал работу третий в мире по
производительности суперкомпьютер "Синюнь», способным выполнять
расчеты с плавающей точкой с двойной точностью со скоростью более 1
петафлопса, он разработан НИИ вычислительной техники Академии наук
Китая и произведен на производственной базе компании Шугуан в
Тяньцзине

40.

БУДУЩЕЕ КОМПЬЮТЕРОВ
За последние 10 лет мы стали свидетелями
революции в нейрофизиологии. Технологии
сканирования мозга и молекулярная биология
позволили в целом понять, как работают память,
восприятие и сознание. Параллельно с этим
продолжается неотвратимый рост
производительности как персональных
компьютеров, так и суперкомпьютеров. А
последние уже сегодня практически сравнялись
с производительностью человеческого мозга.
Поэтому только теперь наступает время
воплощения результатов исследований мозга на
базе только появляющихся достаточно быстрых
суперкомпьютеров. Для проекта по
моделированию человеческого мозга, в 2005 г.
была построена специальная версия
суперкомпьютера под кодовым названием Blue
Brain. С его помощью исследователи надеются
пролить свет на главные загадки человеческого
мозга - познание, память, и, если удастся, то и
само сознание. Машина имеет пиковую скорость
около 22,8 терафлопс.

41.

БУДУЩЕЕ КОМПЬЮТЕРОВ
Преимущества искусственного интеллекта (ИИ):
а) скорость распространения сигналов между нейронами - 100 м/с, а между
микросхемами - 300 000 км/с (скорость света), при этом и время срабатывания у
нейронов мозга человека примерно в миллиард раз меньше по сравнению с
кремниевыми элементами (на сегодня) и этот разрыв продолжает нарастать;
б) количество нейронов в мозгу человека ~ 10 миллиардов, у ИИ - практически
без ограничений;
в) срок функционирования ИИ скорее всего будет соизмерим со сроком жизни
звезды (миллиарды лет), что может быть связано, например, с реализацией
переноса программы ИИ (аналог сознания у человека) из одной электронной
среды в другую;
г) при управлении цивилизацией не будет сказываться "человеческий фактор" (у
любого человека всегда есть недостатки, а так же, возможно, непонимание
приоритетов развития);
д) мгновенная одновременная обработка и управление миллиардами каналов
(т.е. непосредственная "вживляемость" ИИ в электронно-компьютерные сети, всё
более опутывающие планету).