В. 14. История развития компьютерной техники

Доэлектронный период. С древних времен у человека была необходимость в использовании устройств для облегчения счета. В разных странах появлялись приспособления, действовавшие как счеты.

В начале 17 века французский математик и физик Блез Паскаль создал первую «суммирующую машину», названную Паскалиной, которая выполняла сложение и вычитание.

В 1670-1680 годах немецкий математик Лейбниц сконструировал счетную машину, которая выполняла все 4 арифметических действия (сложение, вычитание, умножение, деление).

В 19 веке английский математик Чарлз Беббидж начал работать над первой вычислительной машиной - прообразом настоящих компьютеров. Он теоретически изложил идеи, вошедшие позднее в принципы построения современных компьютеров. Например, его «аналитическая машина» должна была иметь три блока: память, устройство для вычисления арифметических операций и блок для управления последовательностью действий машины. Также были предусмотрены устройства для ввода исходных данных и печати полученных результатов. Машина должна была действовать по программе, задающей последовательность выполнения действий. Математик Ада Лайвлес (дочь поэта Байрона) разработала первые программы для машины Беббиджа. Однако проект Беббиджа не был реализован из-за недостаточного развития технологии и отсутствия финансирования.

В 1924 году Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов, принцип работы которых был построен на идеях Беббиджа.

В1941 году немецкий инженер Цузе построил небольшой компьютер на основе электромеханических реле, но из-за войны его труды не были опубликованы.

В 1943 году в США на одном из предприятий фирмы IBM Эйкен создал более мощный компьютер "Марк-1", который использовался для военных расчетов. Но электромеханические реле работали медленно и ненадежно.

Поколения ЭВМ. Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели ЭВМ, разработанные различными конструкторскими коллективами, но построенными на одних и тех же научных и технических принципах.

Первое поколение ЭВМ (1946 - середина 50-х годов).

К первому поколению ЭВМ относят построенную в США в 1946 г. вычислительную машину ЭНИАК (ENIAC). Этот компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1". Но большую часть времени он простаивал, т.к. для выполнения программы надо было несколько часов нужным образом подсоединять провода.

Совокупность элементов, из которых состоит компьютер, называется элементной базой. Элементной базой компьютеров I поколения служат электронно-вакуумные лампы, резисторы и конденсаторы. ЭВМ представляла собой множество громоздких шкафов и занимала специальный машинный зал, весила сотни тонн и расходовала сотни киловатт электроэнергии. Быстродействие – 10-20 тыс. операций в секунду.

Первая отечественная ЭВМ была создана в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева, и называлась она МЭСМ (малая электронная счетная машина). Позднее была создана БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина).

Эксплуатация ЭВМ первого поколения слишком сложна из-за частого выхода из строя: электронные лампы часто перегорали и заменять их нужно было вручную. Обслуживанием такой ЭВМ занимался целый штат инженеров. Программы для таких машин писали в машинных кодах, надо было знать все команды машины и их двоичное представление. Кроме того стоили такие компьютеры миллионы долларов.

Второе поколение ЭВМ (конец 50-х - 60-е г.г.)

С изобретением транзистора в 1948 г. изменилась и элементная база ЭВМ. Появились первые печатные платы - пластины из изоляционного материала, на которых размещались транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы. Сократилось потребление электроэнергии, и уменьшились в сотни раз размеры. Производительность таких ЭВМ до 1 млн. оп./сек. При выходе из строя нескольких элементов производилась замена всей платы, а не каждого элемента в отдельности. После появления транзисторов самой трудоемкой операцией при производстве компьютеров стало соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем. Появление алгоритмических языков облегчило процесс составления программ. Введен принцип разделения времени - различные устройства ЭВМ стали работать одновременно. В 1965 г. фирма Digital Equipment выпустила первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тысяч долларов.

Третье поколение ЭВМ (конец 60-х - 70-е г.г.)

В 1958 году Джон Килби впервые создал интегральную схему или чип. Интегральная схема выполняла те же функции, что и электронная в ЭВМ второго поколения. Она представляла собой пластину кремния, на которой были размещены транзисторы и все соединения между ними.

Элементная база - интегральные схемы. Производительность: сотни тысяч - миллионы операций в секунду. Первой ЭВМ, выполненной на интегральных схемах, была IBM-360 в 1968 году. Количество транзисторов на единицу площади интегральной схемы увеличивалось ежегодно примерно вдвое. Это обеспечивало постоянное уменьшение стоимости и рост быстродействия компьютера. Увеличился объем памяти. Появились дисплеи, разные языки программирования.

Четвертое поколение ЭВМ (конец 70-х – 90-е гг.)

В 1970 году Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал первый микропроцессор размером менее 3 см, который был производительнее гигантской машины. Правда работал он гораздо медленнее, но и стоил он гораздо дешевле (около 500 долларов).

В 1974 году несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, рассчитанного на одного пользователя.

С. Джобс и В. Возняк - основатели фирмы Apple Computer, которая с 1977 г. наладила выпуск персональных компьютеров "Apple".

В 1981 г. фирма IBM тоже начала выпускать ПК (ранее выпускала лишь большие компьютеры).

Одна из самых важных идей компьютеров четвертого поколения: для обработки информации используется одновременно несколько процессоров (мультипроцессорная обработка).

Для четвертого поколения ЭВМ использовались сверхбольшие интегральные схемы (СБИС).

Пятое поколение ЭВМ (90-е гг. – настоящее время)

Тип ЭВМ – ПК в сети. Цель использования компьютера – телекоммуникации, информационное обслуживание. Ключевые решения в обработке информации – коллективный доступ к информационным ресурсам, информационная безопасность. Тип пользователя – малообученные пользователи. Расположение пользователя – произвольное, мобильное.

Персональные компьютеры (ПК) используются повсеместно, имеют доступную цену. Для них разработано большое кол-во программных средств для различных областей применения. Сейчас ПК стал мультимедийным, т.е. обрабатывает не только числовую и текстовую информацию, но эффективно работает со звуком и изображением в интерактивном режиме.

Интерактивность — это способность информационно-коммуникационной системы, без участия человека, активно и разнообразно реагировать на действия пользователя.

Портативные компьютеры - переносные компьютеры. Самый распространенный из них ноутбук.

Промышленные компьютеры предназначены для использования в производственных условиях (например, для управления станками, самолетами и поездами). К ним предъявляются повышенные требования по надежности безотказной работы, устойчивости к перепадам температуры, к вибрации и т.п. Поэтому обычные персональные компьютеры не могут использоваться как промышленные.