История развития вычислительной техники

1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

2. Оглавление

Вычисления в доэлектронную эпоху
ЭВМ первого поколения
ЭВМ второго поколения
ЭВМ третьего поколения
Персональные компьютеры
Современные супер-ЭВМ

3. Вычисления в доэлектронную эпоху

Потребность счета предметов у человека возникла еще в
доисторические времена. Древнейший метод счета
предметов заключался в сопоставлении предметов
некоторой группы (например, животных) с предметами
другой группы, играющей роль счетного эталона. У
большинства народов первым таким эталоном были пальцы
(счет на пальцах).
Расширяющиеся потребности
в счете заставили людей
употреблять другие счетные
эталоны (зарубки на палочке,
узлы на веревке и т. д.).

4. Вычисления в доэлектронную эпоху

Каждый школьник хорошо знаком
со счетными палочками, которые
использовались в качестве
счетного эталона в первом классе.
В древнем мире при счете больших количеств
предметов для обозначения определенного их
количества (у большинства народов — десяти) стали
применять новый знак, например зарубку на другой
палочке. Первым вычислительным устройством, в
котором стал применяться этот метод, стал абак.

5. Вычисления в доэлектронную эпоху

Древнегреческий абак представлял
собой посыпанную морским песком
дощечку. На песке проводились
бороздки, на которых камешками
обозначались числа. Одна бороздка
соответствовала единицам, другая —
десяткам и т. д. Если в какой-то
бороздке при счете набиралось более
10 камешков, их снимали и добавляли
один камешек в следующий разряд.
Римляне усовершенствовали абак,
перейдя от песка и камешков к
мраморным доскам с выточенными
желобками и мраморными шариками

6. Вычисления в доэлектронную эпоху

По
мере
усложнения
хозяйственной деятельности и
социальных
отношений
(денежных расчетов, задач
измерений
расстояний,
времени, площадей и т. д.)
возникла
потребность
в
арифметических
вычислениях.
Для выполнения простейших
арифметических
операций
(сложения и вычитания) стали
использовать абак, а по
прошествии веков — счеты.
В России счеты появились в
XVI веке

7. Вычисления в доэлектронную эпоху

Развитие науки и техники
требовало проведения все
более сложных
математических расчетов, и в
XIX веке были изобретены
механические счетные
машины — арифмометры.
Арифмометры могли не только
складывать, вычитать,
умножать и делить числа, но и
запоминать промежуточные
результаты, печатать
результаты вычислений и т. д.

8. Докомпьютерная Эпоха

В 1673 г. другой великий европеец,
немецкий ученый Вильгельм
Готфрид Лейбниц (1646 - 1716),
создает счетную машину для
сложения и умножения
двенадцатиразрядных десятичных
чисел.
К зубчатым колесам он добавил ступенчатый валик,
позволяющий осуществлять умножение и деление.
"...Моя машина дает возможность совершать умножение и
деление над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к
последовательному сложению и вычитанию"

9. Докомпьютерная Эпоха

В цифровых электронных
вычислительных машинах (ЭВМ),
появившихся более двух веков
спустя, устройство, выполняющее
арифметические операции (те же
самые, что и "арифметический
прибор" Лейбница), получило
название арифметического.
Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его
стали называть арифметико-логическим. Оно стало
основным устройством современных компьютеров.
Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи
в истории развития цифровой вычислительной техники.

10. Вычисления в доэлектронную эпоху

В середине XIX века
английский математик Чарльз
Бэббидж выдвинул идею
создания программно
управляемой счетной
машины, имеющей
арифметическое устройство,
устройство управления, а
также устройства ввода и
печати.
Чарльз Бэббидж. Charles Babbage.
(26.12.1791 - 18.10.1871)

11. Вычисления в доэлектронную эпоху

Аналитическую машину
Бэббиджа (прообраз
современных компьютеров)
по сохранившимся описаниям
и чертежам построили
энтузиасты из Лондонского
музея науки. Аналитическая
машина состоит из четырех
тысяч стальных деталей и
весит три тонны.

12. Вычисления в доэлектронную эпоху

Вычисления производились
Аналитической машиной в
соответствии с инструкциями
(программами), которые
разработала леди Ада Лавлейс
(дочь английского поэта
Джорджа Байрона).
Графиню Лавлейс считают
первым программистом, и в ее
честь назван язык
программирования АДА.

13. Вычисления в доэлектронную эпоху

Программы записывались на
перфокарты путем пробития в
определенном
порядке
отверстий в плотных бумажных
карточках. Затем перфокарты
помещались в Аналитическую
машину, которая считывала
расположение отверстий и
выполняла
вычислительные
операции в соответствии с
заданной программой.

14. Компьютерная Эпоха

Через 63 года после смерти Ч. Беббиджа
нашелся "некто" взявший на себя задачу
создать машину, подобную - по принципу
действия, той, которой отдал жизнь
Ч. Беббидж.
Им оказался немецкий студент Конрад Цузе
(1910 - 1985). Работу по созданию машины он
начал в 1934г., за год до получения
инженерного диплома.
В 1937г. машина Z1 (что означало Цузе 1) была готова и заработала!
Машина занимала всего два квадратных метра на столе в квартире
изобретателя!
К. Цузе первым в мире использовал при построении вычислительной
машины двоичную систему исчисления (1937г.), создал первую в
мире релейную вычислительную машину с программным
управлением (1941г.) и цифровую специализированную
управляющую вычислительную машину (1943г.).

15. Компьютерная Эпоха

1944 г. ученый Гарвардского университета
Говард Айкен (1900-1973) создает первую в
США (тогда считалось первую в мире!)
релейно-механическую цифровую
вычислительную машину МАРК-1.
По своим характеристикам
(производительность, объем памяти) она была
близка к Z3, но существенно отличалась
размерами (длина 17м, высота 2,5м, вес 5
тонн, 500 тысяч механических деталей).
Г. Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он
заимствовал у Ч. Беббиджа.
"Если бы был жив Беббидж, мне нечего было бы делать»
Замечательным качеством машины была ее надежность.
Установленная в Гарвардском университете она проработала там
16 лет!

16. Поколения компьютеров

I поколение (1945 - 1955)
электронно-вакуумные лампы
II поколение (1955 - 1965)
транзисторы
III поколение (1965 - 1980)
интегральные микросхемы
IV поколение (1980 - …)
большие и сверхбольшие
интегральные схемы (БИС и СБИС)

17. ЭВМ первого поколения

В 40-е годы XX века начались работы по созданию
первых электронно-вычислительных машин, в
которых на смену механическим деталям пришли
электронные лампы. ЭВМ первого поколения
требовали для своего размещения больших залов,
так как в них использовались десятки тысяч
электронных ламп. Такие ЭВМ создавались в
единичных экземплярах, стоили очень дорого и
устанавливались в крупнейших научноисследовательских центрах.

18. ЭВМ первого покления

Американцы Дж. Мочли и талантливый
инженер-электронщик Преспер Эккерт
(1919 - 1995) в конце 1945 года создали
машину ЭНИАК –Electronic Numerical
Integrator and Computer – электронный
числовой интегратор и калькулятор.
В начале 1946г. машина начала считать
реальные задачи. По размерам она была
более впечатляющей, чем МАРК-1:
26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн.
Но поражали не размеры, а производительность - она в 1000 раз
превышала производительность МАРК-1!
Таков был результат использования электронных ламп!
В остальном ЭНИАК мало чем отличался от МАРК-1.
В нем использовалась десятичная система счисления.

19. ЭВМ первого поколения

ЭВМ первого поколения могли выполнять
вычисления со скоростью несколько тысяч
операций в секунду, последовательность
выполнения
которых
задавалась
программами. Программы писались на
машинном языке, алфавит которого
состоял из двух знаков: 1 и 0.
Программы вводились в ЭВМ с помощью
перфокарт или перфолент, причем наличие
отверстия на перфокарте соответствовало
знаку 1, а его отсутствие – знаку 0.
Результаты вычислений выводились с
помощью печатающих устройств в форме
длинных последовательностей нулей и
единиц. Писать программы на машинном
языке и расшифровывать результаты
вычислений
могли
только
квалифицированные
программисты,
понимавшие язык первых ЭВМ.

20. ЭВМ первого поколения

В 1946 году Джон фон Нейман
на основе критического анализа
конструкции ENIAC предложил ряд
новых идей организации ЭВМ, в том
числе концепцию хранимой
программы, т.е. хранения программы
в запоминающем устройстве. В
результате реализации идей фон
Неймана была создана архитектура
ЭВМ, во многих чертах
сохранившаяся до настоящего
времени

21. ЭВМ первого поколения

Дж. Мочли и П. Эккерт
действительно оказались первыми, кто,
поняв целесообразность хранения
программы в оперативной памяти
машины, заложили это в реальную
машину - свою вторую машину ЭДВАК.
К сожалению ее разработка
задержалась, и она была введена в
эксплуатацию только в 1951г.
В это время в Англии уже два года работала ЭВМ с хранимой в
оперативной памяти программой! Морис Уилкс оказался первым
в мире, кто сумел создать ЭВМ с хранимой в оперативной памяти
программой. В 1951г. он же предложил микропрограммное
управление операциями.
Его машина ЭДСАК стал прототипом первой в мире серийной
коммерческой ЭВМ ЛЕО (1953 г.).

22. ЭВМ второго поколения

В 60-е годы XX века были созданы ЭВМ второго
поколения, основанные на новой элементной базе
— транзисторах, которые имеют в десятки и
сотни раз меньшие размеры и массу, более
высокую надежность и потребляет значительно
меньшую
электрическую
мощность,
чем
электронные лампы. Такие ЭВМ производились
малыми сериями и устанавливались в крупных
научно-исследовательских центрах и ведущих
высших учебных заведениях.

23. ЭВМ второго поколения

В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ
второго поколения БЭСМ-6 (Большая Электронная Счетная Машина),
которая могла выполнять 1 миллион операций в секунду.

24. ЭВМ второго поколения

В БЭСМ-6 использовалось 260
тысяч транзисторов, устройства
внешней памяти на магнитных
лентах для хранения программ и
данных, а также алфавитноцифровые печатающие устройства
для
вывода
результатов
вычислений.
Работа
программистов
по
разработке программ существенно
упростилась,
так
как
стала
проводиться с использованием
языков
программирования
высокого уровня (Алгол, Бейсик и
др.).

25. ЭВМ третьего поколения

Начиная с 70-х годов
прошлого века, в качестве
элементной базы ЭВМ
третьего поколения стали
использовать интегральные
схемы. В интегральной схеме
(маленькой
полупроводниковой пластине)
могут быть плотно упакованы
тысячи транзисторов, каждый
из которых имеет размеры,
сравнимые с толщиной
человеческого волоса.

26. ЭВМ третьего поколения

ЭВМ на базе интегральных
схем стали гораздо более
компактными,
быстродействующими и
дешевыми. Такие миниЭВМ производились
большими сериями и были
доступными для
большинства научных
институтов и высших
учебных заведений.

27. Персональные компьютеры

Развитие высоких технологий привело к созданию
больших интегральных схем — БИС, включающих
десятки тысяч транзисторов. Это позволило
приступить к выпуску компактных персональных
компьютеров,
доступных
для
массового
пользователя.

28. Персональные компьютеры

Первым персональным
компьютером был Аррle II
(«дедушка» современных
компьютеров Маcintosh),
созданный в 1977 году. В
1982 году фирма IBM
приступила к изготовлению
персональных компьютеров
IВМ РС («дедушек»
современных IВМсовместимых компьютеров).

29. Персональные компьютеры

Современные
персональные
компьютеры
компактны и обладают в тысячи
раз
большим быстродействием по сравнению с
первыми персональными
компьютерами
(могут
выполнять несколько миллиардов
операций в секунду). Ежегодно в мире
производится
почти 200 миллионов
компьютеров, доступных по цене для
массового потребителя.
Персональные
компьютеры
могут
быть
различного конструктивного исполнения:
настольные, портативные (ноутбуки) и
карманные (наладонники).

30.

Это многопроцессорные комплексы, которые позволяют
добиться очень высокой производительности и могут
применяться для расчетов в реальном времени в
метеорологии, военном деле, науке и т. д.

31.

Почему современные персональные
компьютеры в сотни раз меньше, но при
этом в сотни тысяч раз быстрее ЭВМ
первого поколения?
Почему современные персональные
компьютеры доступны для массового
потребителя?