ЭВМ, история становления и развития
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ им. К. Г. Разумовского»
Филиал ГОУ ВПО «МГУТУ» в г. Омске
Кафедра: ______________________________
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: ______________________________
тема : ______________________________
выполнил(а): ______________________________
Факультет: ______________________________
специальность:____________
шифр:______________
консультировал : ______________________________
подпись преподавателя, принявшего
работу:_______________________
Омск-20__ г.
СОДЕРЖАНИЕ
Ведение……………………………………………………………
1. История развития вычислительной техники…………………………….4
2. Ручной период докомпьютерной эпохи…………………………………..7
3. Механический этап………………………………………………………..10
4. Электромеханический этап ……………………………………………...15
- Электронный этап………………………………………………………...17
- ЭВМ 1-го поколения…………………………………………………….
..17
5.2 ЭВМ 2-го поколения
……………………………...................
5.3 ЭВМ 3-го поколения………………………………
5.4 ЭВМ 4-го поколения…………………………………………………….
- ЭВМ 5-го поколения…………………………………………………….
..26 - Классификация по назначению…………………………………………..27
- Классификация ПК по типоразмерам……………………………………28
- Классификация по условиям эксплуатации……………………………...29
Заключение…………………………………………………
Список литературы …………………………………………………….....34
Введение
Слово «компьютер»
означает «вычислитель», т.е.
В наше время трудно
представить себе, что без компьютеров
можно обойтись. А ведь не так
давно, до начала 70-х годов вычислительные
машины были доступны весьма
ограниченному кругу
В конце XX века невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.
В данной курсовой работе мы рассмотрим историю развития вычислительной техники, а также этапы развития вычислительных машин.
На протяжении всего своего существования люди использовали разного рода и конструкции вычислительные аппараты. Некоторые из них и по сей день используются в повседневной жизни, а некоторые затерялись в переулках времени.
Знание истории развития вычислительной техники как основы компьютерной информатики – необходимый составной элемент компьютерной культуры.
- История развития вычислительной техники
В развитии человечества существуют четыре этапа, названные информационными революциями, которые внесли изменения в его развитие.
Первая – связана с изобретением письменности. Это обусловило качественный гигантский и количественный скачек в развитии общества. Знания стало возможно накапливать и передавать последующим поколениям, т.е. появились средства и методы накопления информации. В некоторых источниках считается, что содержание первой информационной революции составляет распространение и внедрение в деятельность и сознание человека языка.
Вторая (середина XVI века) – изобретение книгопечатания. Это дало в руки человечеству новый способ хранения информации, а так же сделало более доступным культурные ценности.
Третья (конец XIX века) – изобретение электричества. Появились телеграф, телефон и радио, позволяющие быстро передавать и накапливать информацию в любом объеме. Появились средства информационных коммуникаций.
Четвертая (70-е годы ХХ века)
– изобретение
Информатизация общества – процесс, при котором создаются условия, удовлетворяющие потребностям любого человека в получении необходимой информации (по закону РФ «Об информации, информатизации и защите информации» от 25 января, 1995 года).
До недавнего времени
вместо термина «информатизация» использовался
«компьютеризация», который означал
развитие и внедрение компьютеров.
Но информатизация общества является
более широким понятием, так как
сегодня главным являются не столько
технические средства, сколько сущности
и цели социально-технического процесса
в целом. Компьютеры являются только
частью процесса информатизации общества
– ее базовой технической
Основные черты:
1. Увеличение объема информации
приводит к тому, что человек
сам не способен ее обработать,
для этого ему необходимо
2. Движущей силой общества
станет производство
3. Увеличится доля умственного
труда, так как продуктом
4. Произойдет переоценка
ценностей, уклада жизни и
5. Будет развиваться
6. Появятся новые электронные
компьютеризированные бытовые
7. Производством энергии
и материального продукта
8. В сфере образования
будет создана система
9. Появится, и будет развиваться рынок информационных услуг.
Информационное общество кроме всех перечисленных выше благ несет для человека и множество этических и правовых проблем. К некоторым из них можно отнести:
- «информационные войны»;
- информационное неравенство;
- психологические проблемы, связанные с виртуальной реальностью;
- сложность выбора качественной и достоверной информации из большого объема
Ручной период докомпьютерной эпохи
Ручной период1 начался на заре человеческой цивилизации. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах производилась разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д. Наконец, появление приборов, использующих вычисление по разрядам, как бы предполагали наличие некоторой позиционной системы счисления, десятичной, пятеричной, троичной и так даллии. К таким приборам относятся абак, русские, японские, китайские счеты.
Историю цифровых устройств начать следует со счетов. Подобный инструмент был известен у всех народов.
Рис.1 Ручной перевод
Древнегреческий абак 2представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проходили 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 камушек в следующем разряде. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от деревянных досок, пеcка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками.
Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации и базировался на использовании частей тела, Суань - пань в первую очередь пальцев рук и ног. Пальцевый счет уходит корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов и в наши дни. Конечно, счёт был примитивным, а уровень абстракции очень низким. Понятие числа максимально конкретно, оно неразрывно связано с предметом (то есть это, например, не число «два», а «две рыбы», «два коня»). Диапазон счёта невелик.
Рис.2 Древнегреческий абакан
Китайские счеты суан-пань состояли из деревянной рамки, разделенной на верхние и нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки – с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка.
Суан-пань3 разделены на две части: в нижней части на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в верхней части – по 2. Таким образом, для того, чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, а затем добавляли одну косточку в разряд единиц.
У японцев это же устройство для счета носило название серобян.
На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с 15 века получил распространение «дощатый счет», завезенный, видимо, западными купцами с ворванью и текстилем. «Дощатый счет» почти не отличался от обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.
В 9 веке индийские ученые сделали одно из величайших открытий в математике. Они изобрели позиционную систему счисления, которой теперь пользуется весь мир.
При записи числа, в котором, отсутствует какой - либо разряд (например, 110 или 16004), индийцы вместо названия цифры говорили слово «пусто». При записи на месте «пустого» разряда ставили точку, а позднее рисовали кружок. Такой кружок называется «сунья».
Арабские математики перевели это слово по смыслу на свой язык – они говорили «сифр». Современное слово «нуль» происходит от латинского.
Рис.3 Суан-пань
- Механический этап
Под механическим вычислительным устройством понимается устройство, построенное на механических элементах и обеспечивающее автоматическую передачу из низшего разряда в высший. Один из первых арифмометров, точнее «суммирующая машина», был изобретен Леонардо да Винчи4 (Leonardo da Vinci, 1452–1519) около 1500 года. Правда, о его идеях никто не знал на протяжении почти четырех столетий. Рисунок этого устройства был обнаружен только в 1967 году, и по нему фирма IBM воссоздала вполне работоспособную 13-разрядную суммирующую машину, в которой использован принцип 10-зубых колес. Основу машины по описанию составляли стержни, на которые крепились два зубчатых колеса, большее с одной стороны стержня, а меньшее – с другой. Эти стержни должны были располагаться таким образом, чтобы меньшее колесо на одном стержне входило в зацепление с большим колесом на другом стержне. При этом меньшее колесо второго стержня сцеплялось с большим колесом третьего. Десять оборотов первого колеса, по замыслу автора, должны были приводить к одному полному обороту второго, а десять оборотов второго - к полному обороту третьего и т.д. Вся система, состоящая из 13 стержней с зубчатыми колесами, приводиться в движение набором грузов.
Десятью годами раньше в результате исторических изысканий в Германии были обнаружены чертежи и описание арифмометра, выполненные в 1623 году Вильгельмом Шиккардом (Wilhelm Schickard, 1592–1636), профессором математики университета в Тюбингене. Это была весьма «продвинутая» 6-разрядная машина, состоявшая из трех узлов: устройства сложения-вычитания, множительного устройства и блока записи промежуточных результатов. Если сумматор был выполнен на традиционных зубчатых колесах, имевших кулачки для передачи в соседний разряд единицы переноса, то множитель был построен весьма изощренно. В нем немецкий профессор применил метод «решетки», когда при помощи «насаженной» на валы зубчатой «таблицы умножения» происходит перемножение каждой цифры первого сомножителя на каждую цифру второго, после чего со сдвигом складываются все эти частные произведения.
Эта модель оказалась работоспособной, что было доказано в 1957 году, когда она была воссоздана в ФРГ. Однако неизвестно, смог ли сам Шиккард построить свой арифмометр. Есть свидетельство, содержащееся в его переписке с астрономом Иоганном Кеплером (Johannes Kepler, 1571–1630) относительно того, что недостроенная модель погибла в огне во время пожара в мастерской. К тому же автор, вскоре скончавшийся от холеры, не успел внедрить в научный обиход сведения о своем изобретении, и о нем стало известно лишь в середине ХХ века.
Поэтому Блез Паскаль5 (Blaise Pascal, 1623–1662), который первым не только сконструировал, но и построил работоспособный арифмометр, начинал, как говорится, с нуля. Блистательный французский ученый, один из создателей теории вероятностей, автор нескольких важных математических теорем, естествоиспытатель, открывший атмосферное давление и определивший массу земной атмосферы, и выдающийся мыслитель, был в повседневной жизни любящим сыном президента королевской палаты сборов. Девятнадцатилетним юношей, в 1642 году, желая помочь отцу, тратившему много времени и сил, составляя финансовые отчеты, он сконструировал машину, которая могла складывать и вычитать числа.
Первый образец постоянно ломался, и через два года Паскаль сделал более совершенную модель. Это была чисто финансовая машина: она имела шесть десятичных разрядов и два дополнительных: один поделенный на 20 частей, другой на 12, что соответствовало соотношению тогдашних денежных единиц (1 су = 1/20 ливра, 1 денье = 1/12 су). Каждому разряду соответствовало колесо с конкретным количеством зубцов.
За свою недолгую жизнь
Блез Паскаль, проживший всего 39 лет,
успел сделать около пятидесяти
счетных машин из самых разнообразных
материалов: из меди, из различных пород
дерева, из слоновой кости. Одну из них
ученый преподнес канцлеру Сегье (Pier
Seguier, 1588–1672), какие-то модели распродал,
какие-то демонстрировал во время лекций
о последних достижениях
Именно Паскалю принадлежит первый патент на «Паскалево колесо», выданный ему в 1649 году французским королем. В знак уважения к его заслугам в области «вычислительной науки», один из современных языков программирования назван Паскалем.
Классическим инструментом механического типа является арифмометр (устройство для выполнения четырёх арифметических действий), (Gottfried Leibniz, 1646–1716) Готфридом Лейбницем6 (Gottfried Leibniz, 1646–1716) в 1673 году. Полученная в результате напряженного поиска 8-разрядная модель могла складывать, вычитать, умножать, делить, возводить в степень. Результат умножения и деления имел 16 знаков. Лейбниц применил в своем арифмометре такие конструктивные элементы, которые использовались при проектировании новых моделей вплоть до ХХ века. В XVII-XVIII вв. сколько-нибудь значительной практической потребности в механизации вычислительных работ не существовало. Интерес к механизации вычислений был вызван, в частности, общефилософскими и общенаучными установками того времени, когда законы и принципы механики рассматривались как общие законы бытия. В XIX века в связи с развитием промышленной революции, возникает потребность в механизации конторских работ.
Пионером серийного
Различные конструкторы как в Старом, так и в Новом свете патентуют свои модели, которые отличаются от классической модели Лейбница лишь введением дополнительных удобств в эксплуатации. Появляется звонок, сигнализирующий об ошибках типа вычитания из меньшего числа большего. Наборные рычажки заменяются клавишами. Приделывается ручка для переноса арифмометра с места на место. Повышаются эргономические показатели. Совершенствуется дизайн.
В конце XIX века на мировой рынок арифмометров7 самым решительным образом вторглась Россия. Автором этого прорыва стал обрусевший швед Вильгодт Теофилович Однер (1846–1905), талантливый изобретатель и удачливый бизнесмен. До того, как заняться выпуском счетных машин, Вильгодт Теофилович сконструировал устройство автоматизированной нумерации банкнот, применявшееся при печатании ценных бумаг. Ему принадлежит авторство машины для набивки папирос, автоматического ящика для голосования в Государственной Думе, а также турникетов, применявшиеся во всех судоходных компаниях России.
В 1875 году Однер сконструировал свой первый арифмометр, права на производство которого передал машиностроительному заводу «Людвиг Нобель». Спустя 15 лет, став владельцем мастерской, Вильгодт Теофилович налаживает в Петербурге выпуск новой модели арифмометра, которая выгодно отличается от существовавших на тот момент счетных машин компактностью, надежностью, простотой в обращении и высокой производительностью.
Спустя три года мастерская
становится мощным заводом, производящим
в год более 5 тысяч арифмометров.
Изделие с клеймом «
Однако предшественником современных ЭВМ является аналитическая машина Чарльза Бэббиджа8. Проект аналитической машины, представляющей собой цифровую вычислительную машину с программным управлением, был предложен Бэббиджем в 30-е годы XIX века. А в 1843 г. для этой машины была создана первая достаточно сложная машинная программа: программа вычислений чисел Бернулли, составленная Адой Лавлейс. Оба эти достижения были феноменальными. Они более чем на столетие опередили своё время. Только в 1943 г. американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века — электромеханических реле — смог построить такую машину под названием «Марк-1».
Рис. 4 Чарльз Беббидж и проект его машины
4.Электромеханический этап
Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет — от первого табулятора Германа Холлерита 9(1887 г.) до первой ЭВМ ЕNIАС (1945 г.). Предпосылками создания проектов данного этапа явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление и планирование и др.), так и развитие прикладной электротехники (электропривод и электромеханические реле), позволившие создавать электромеханические вычислительные устройства. Если вернуться к предыдущим этапам развития ВТ, то можно заметить, что каждый этап характеризуется созданием технических средств нового типа, обладающих более высокой производительностью и более широкой сферой применения, чем предыдущие этапы. Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях.
Первый счетно-аналитический
комплекс был создан в США
Рис.5 Табулирующая машина Г.Холлерита
Во-вторых, даже после прекращения
использования табуляторов
Последним же крупным проектом следует считать построенную в 1957 г. в СССР релейную вычислительную машину (РВМ-1) и эксплуатирующуюся до конца 1964 г. в основном для решения экономических задач. Например, на ней производился перерасчет цен на товары в связи с денежной реформой 1961 году. Создание модели РВМ-1 хоть и было весьма запоздалым, но проект ее был чрезвычайно удачным и представляется нам венцом развития релейной ВТ. РВМ-1 на целом ряде задач была вполне конкурентоспособна с ЭВМ того времени, весьма надежна и ее быстродействие было на уровне первых малых ЭВМ.
5. Электронный этап
- ЭВМ 1-го поколения ( 1944-1958 )
ЭВМ первого поколения
в качестве элементной базы использовали
электронные лампы и реле; оперативная
память выполнялась на триггерах, позднее
на ферритовых сердечниках; быстродействие
было, как правило, в пределах 5—30
тыс. арифметических оп/с; они отличались
невысокой надежностью, требовали
систем охлаждения и имели значительные
габариты. Процесс программирования
требовал значительного искусства,
хорошего знания архитектуры ЭВМ
и ее программных возможностей. На
первых порах данного этапа
Притом для каждой машины
использовался свой язык программирования.
Набор команд был небольшой, схема
арифметико-логического
Эти неудобства начали преодолевать
путем интенсивной разработки средств
автоматизации
Основные компьютеры первого поколения:
1946г. ЭНИАК
В 1946 г. американские инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж. У. Моучли в Пенсильванском университете сконструировали, по заказу военного ведомства США, первую электронно-вычислительную машину - “Эниак” (Electronic Numerical Integrator and Computer). Которая предназначалась для решения задач баллистики. Она работала в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1", выполняя за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м. в длину, объём - 85 м3., вес - 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и 1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.
1949г. ЭДСАК
Первая машина с хранимой программой - ”Эдсак”11 - была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г. Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных линиях задержки. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения - 8,5 мс.
Рис.6 ЭВМ EDSAC, 1949 г.
1951г. МЭСМ
В 1948г. году академик Сергей
Алексеевич Лебедев предложил проект
первой на континенте Европы ЭВМ –
Малой электронной счетно-
1951г. UNIVAC-1. (Англия)
В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) - первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.