История вычислительной техники

1.

История вычислительной
техники
Выполнил ученик 11 класса
Рамазанов Кирилл Набиуллович

История развития вычислительной техники
Вычисления в доэлектронную эпоху
Вычисления в доэлектронную эпоху. Арифмометры
Развитие электронно-вычислительной техники. ЭВМ первого поколения
Развитие электронно-вычислительной техники. ЭВМ второго поколения
Развитие электронно-вычислительной техники. ЭВМ третьего поколения
Развитие электронно-вычислительной техники. Персональные компьютеры
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
Древнегреческий абак

7.

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

8.

Вычисления в доэлектронную эпоху
Арифмометры
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.

9.

Вычисления в доэлектронную эпоху
Арифмометры
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.
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.

10.

Вычисления в доэлектронную эпоху
Арифмометры
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.
Первыми носителями информации, которые использовались для хранения
программ, были перфокарты. 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.

11.

12.

Развитие электронновычислительной техники. ЭВМ
первого поколения
В 40-е годы XX века начались работы по созданию первых электронновычислительных 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 научно-исследовательских центрах.

13.

Развитие электронновычислительной техники. ЭВМ
первого поколения
В 1945 году в США был построен ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Computer - электронный
числовой интегратор и калькулятор), а в 1950 году в
СССР была создана МЭСМ (Малая Электронная
Счетная Машина)

14.

Развитие электронновычислительной техники. 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.

15.

Развитие электронновычислительной техники. 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.
В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения БЭСМ6 (Большая Электронная Счетная Машина), которая могла выполнять 1 миллион операций в
секунду. В БЭСМ-6 использовалось 260 тысяч транзисторов, устройства внешней памяти на
магнитных лентах для хранения программ и данных, а также алфавитно-цифровые 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.).

16.

Развитие электронновычислительной техники. ЭВМ
третьего поколения
Машины третьего поколения - это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых, основанных на
интегральных схемах.
В 1960 г. появились первые интегральные схемы (микросхемы), которые получили широкое распространение в связи с малыми
размерами, но громадными возможностями. Интегральная схема - это кремниевый кристалл, площадь которого примерно 10
мм2. Одна такая схема способна заменить десятки тысяч транзисторов, один кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти
тонный "Эниак". А компьютер с использованием интегральных схем достигает производительности в 10 млн. операций в
секунду.Машины
третьего
поколения
имеют
развитые
операционные
системы,
обладают
возможностями
мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью,
устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.
В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360) на микросхемах, ставших первыми
компьютерами третьего поколения.
Впоследствии были выпущены и другие машины на интегральных - семейство IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ
ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до
миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

17.

Развитие электронновычислительной техники.
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.
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 IВМ-совместимых компьютеров).
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).

18.

Современные супер-ЭВМ
Супер-ЭВМ это достаточно гибкий и очень широкий термин. В общем понимании супер-ЭВМ это компьютер значительно мощнее всех

имеющихся доступных на рынке компьютеров. Некоторые инженеры, шутливо, называют суперкомпьютером любой компьютер масса
которого превосходит одну тонну. И хотя большинство современных супер-ЭВМ действительно весят более тонны. Не всякую ЭВМ
можно назвать «супер», даже если она весит более тонны. Марк-1, Эниак – тоже тяжеловесы, но суперкомпьютерами не считаются даже
для своего времени.
Скорость технического прогресса настолько велика, что сегодняшняя супер-ЭВМ через 5 -10 лет будет уступать домашнему компьютеру.
Термин супервычисления появился еще 20-х годах прошлого века, а термин супер-ЭВМ в 60-х годах. Но получил широкое
распространение во многом благодоря Сеймура Крея и его супер-ЭВМ Cray-1, Cray-2. Хотя сам Сеймур Крей не предпочитает
использовать данный термин. Называет свои машины, просто компьютер.
В 1972 году С.Крэй покидает CDC и основывает свою компанию Cray Research, которая в 1976г. выпускает первый векторноконвейерный компьютер CRAY-1: время такта 12.5нс, 12 конвейерных функциональных устройств, пиковая производительность 160
миллионов операций в секунду, оперативная память до 1Мслова (слово - 64 разряда), цикл памяти 50нс. Главным новшеством является
введение векторных команд, работающих с целыми массивами независимых данных и позволяющих эффективно использовать
конвейерные функциональные устройства.
Cray-1 принято считать одним из первых супер-ЭВМ. В процессорах компьютера был огромный, по тем временам, набор регистров.
Которые разделялись на группы. Каждая группа имело свое собственное функциональное назначение. Блок адресных регистров который
отвечал за адресацию в памяти ЭВМ. Блок векторных регистров, блок скалярных регистров.

19.

Современные супер-ЭВМ
В самом начале появления супер-ЭВМ было связано с потребностью быстрой обработки больших массивов данных и сложных

математически - аналитических вычислениях. Поэтому первые суперкомпьютеры по своей архитектуре мало отличались от обычных
ЭВМ. Только их мощность была во много раз больше стандартных рабочих станций. Изначально супер-ЭВМ оснащались векторными
процессорами, обычные скалярными. К 80-м перешли на параллельную работу нескольких векторных процессоров. Но данный путь
развития оказался не рациональным. Супер-ЭВМ перешли на параллельно работающие скалярные процессоры.
Массивно-параллельные процессоры стали базой для супер-ЭВМ. Тысячи процессорных элементов объединялись создавая мощную
платформу для вычислений. Большинство параллельно работающих процессоров создавались на основе архитектуры RISC. RISC
(Reduced Instruction Set Computing) – вычисления с сокращенным набором команд. Под этим термином производители процессоров
понимают концепцию, где более простые инструкции выполняться быстрее. Данный метод позволяет снизить себестоимость
производства процессоров. Одновременно увеличить их производительность.
Потребность в мощных вычислительных решениях быстро возрастала. Супер-ЭВМ слишком дорогие. Требовалась альтернатива. И на
смену им пришли кластеры. Но и на сегодняшний день мощные компьютеры называют суперкомпьютерами. Кластер это множество
серверов объеденных в сеть и работают над одной задачей. Эта группа серверов обладает высокой производительностью. Во много раз
больше чем то же самое количество серверов которые работали бы отдельно. Кластер дает высокую надежность. Выход из строя одного
сервера не приведет к аварийной остановке всей системы, а лишь не много отразиться на ее производительности. Возможно произвести
замену сервера в кластере без остановки всей системы. Не нужно сразу выкладывать огромные суммы за супер-ЭВМ. Кластер можно
наращивать постепенно, что значительно амортизирует затраты предприятия.

20.

Источники
• https://xn----7sbbfb7a7aej.xn-p1ai/informatika_11_ugr/informatika_materialy_zanytii_11_01_ugr_06.ht
ml
• http://istrasvvt.narod.ru/evm_2pok.htm
• http://wiki.mvtom.ru/index.php/%D0%A1%D1%83%D0%BF%D0%B5%
D1%80_%D1%8D%D0%B2%D0%BC

English Русский Rules