История и перспективы развития компьютерной техники

В развитии вычислительной техники отмечают предысторию и четыре поколения ЭВМ. Предыстория начинается в глубокой древности с различных приспособлений для счета (абак, счеты), а первая счетная машина появилась лишь в 1642 году. Ее изобрел французский математик Паскаль. Построенная на основе зубчатых колес, она могла суммировать десятичные числа. Все четыре арифметические действия выполняла машина, созданная в 1673 году немецким математиком Лейбницем. Она стала прототипом арифмометров, использовавшихся с 1820 г. до 60-х годов ХХ века. Впервые идея программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройства управления, ввода и печати (хотя и использующей десятичную систему счисления), была выдвинута в 1822 году английским математиком Бэббиджем. Его проект опережал технические возможности своего времени и не был реализован. Лишь в 40-х годах ХХ века удалось создать программируемую счетную машину, причем на основе электромеханических реле, которые могут пребывать в одном из двух устойчивых состояний: «включено» и «выключено». Это технически проще, чем пытаться реализовать десять различных состояний, опирающихся на обработку информации на основе десятичной, а не двоичной системы счисления. Во второй половине 40-х годов ХХ века появились первые электронно-вычислительные машины, элементной базой которых были электронные лампы. Характерными чертами ЭВМ первого поколения являются применение электронных ламп в цифровых схемах, а также трудоемкий процесс программирования. С середины 50-х годов на смену электронным лампам пришли полупроводниковые приборы. С внедрением цифровых элементов на полупроводниковых приборах создание ЭВМ второго поколения. ЭВМ второго поколения отличаются применением полупроводниковых элементов и использованием алгоритмических языков программирования. Очередная смена поколений ЭВМ произошла в конце 60-х годов при замене полупроводниковых приборов в устройствах ЭВМ на интегральные схемы. Интегральная схема, или, другими словами, микросхема – это небольшая пластинка кристалла кремния, на которой размещаются сотни и тысячи элементов: диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т.д. В 1968 году был выпущен первый компьютер на интегральных схемах. Применение интегральных схем позволило увеличить количество электронных элементов в ЭВМ без увеличения их реальных размеров. Быстродействие возросло до 10 миллионов операций в секунду. Кроме того, составлять программы на ЭВМ стало по силам простым пользователям, не только специалистам-электронщикам. Характерными чертами ЭВМ третьего поколения являются применение интегральных схем и возможность использования развитых языков программирования (языков высокого уровня). В основе ЭВМ четвертого поколения лежат большие интегральные схемы. Слово «большая» означает не габариты самой схемы, а огромное количество элементов, которые она содержит. Однокристальные процессоры впоследствии стали называть микропроцессорами. Первый микропроцессор был создан компанией Intel (США) в 1971 году. Микропроцессоры привели к появлению мини-ЭВМ, а затем и персональных компьютеров, ориентированных на одного пользователя. Началась эпоха персональных компьютеров, которая длится и по сей день. ЭВМ четвертого поколения характеризуются применением микропроцессоров, построенных на больших интегральных схемах. Начиная с середины 90-х годов ХХ века, в мощных компьютерах начинают применять микропроцессоры супермасштаба, которые вмещают сотни тысяч элементов на квадратный сантиметр. Многие специалисты стали говорить о компьютерах пятого поколения. Характерной чертой компьютеров пятого поколения должно быть использование искусственного интеллекта и естественных языков общения.

С каждым новым поколением ЭВМ увеличивались быстродействие и надежность их работы при уменьшении стоимости и размеров, совершенствовались устройства ввода и вывода информации. В соответствии с трактовкой компьютера – как технической модели информационной функции человека – устройства ввода приближаются к естественному для человека восприятию информации (зрительному, звуковому) и, следовательно, операция по ее вводу в компьютер становится все более удобной для человека.

Современный компьютер – это универсальное, многофункциональное, электронное автоматическое устройство для работы с информацией. Компьютеры в современном обществе взяли на себя значительную часть работ, связанных с информацией. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Еще ни одно государство на Земле не создало информационного общества. Еще много потоков информации, не вовлеченных в сферу действия компьютеров. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые, докомпьютерные технологии обработки информации. Текущий этап завершится построением в индустриально развитых странах глобально всемирных сетей для хранения и обмена информацией, доступных каждой организации и каждому члену общества. Надо только помнить, что компьютерам следует поручать то, что они могут делать лучше человека, и не употреблять во вред человеку, обществу.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Классифицируйте ЭВМ по этапам развития.

2. Что такое ЭВМ?

3. Какие основные блоки входят в состав компьютера?

4. Что определяет тактовая частота?

5. В чем назначение материнской платы и каков ее основной показатель?

6. Какие функции выполняет процессор?

7. Перечислите основные технические параметры микропроцессора.

8. Каково назначение запоминающего устройства?

9. Дайте определение оперативного запоминающего устройства.

10. Для чего необходимо постоянно запоминающее устройство?

11. Что такое внешнее запоминающее устройство? Какие устройства к ним относятся?

12. Перечислите устройства ввода/вывода информации, поясните их назначение.

13. Для чего предназначен сканер?

14. Каково назначение системной шины?

15. Что такое компьютер?

16. Что такое архитектура ЭВМ?

17. Как вы понимаете термин «программа»? В чем отличие программы от данных?

18. Назовите принципы построения ЭВМ, сформулированные фон Нейманом.

20. Какое устройство ЭВМ относится к внешним?

а) арифметико-логическое устройство;

б) центральный процессор;

в) принтер;

г) оперативная память.

21. Какое устройство компьютера моделирует мышление человека?

а) оперативная память; б) процессор;

в) внешняя память; г) регистры процессора.

22. В высказывание "Программа, хранящаяся во внешней памяти, после вызова на выполнение попадает в ... и обрабатывается ... вместо многоточий выбрать правильные выражения:

а) устройство ввода, процессором;

б) процессор, регистрами процессора;

в) постоянное запоминающее устройство, процессором;

г) оперативную память, процессором.

23. Какие из перечисленных устройств компьютера не являются обязательными для его нормального функционирования?

а) системный блок; б) принтер;

в) клавиатура; г) монитор.

24. Функции системной шины состоят в:

а) постоянном хранении самозагружаемой части операционной системы;

б) передаче информации между микропроцессором и устройством компьютера;

в) архивном копировании больших объемов данных.