Классификация компьютеров. Особенности и технические характеристики классов

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» 
 
 
 
 

Факультет Экономики  и Управления

Кафедра «Систем управления энергетикой и промышленными  предприятиями» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат по дисциплине: 

Информатика. 

Тема: 

«Классификация  компьютеров. Особенности  и технические  характеристики классов» 
 
 
 
 

                                                 Дата:29.11.09 
 
 

Екатеринбург 2009

                           Введение. 

    С ранних времен человек всячески пытается облегчить  свой труд. С того момента, как первобытный  человек взял в руки палку, орудия в его руках начали преобразовываться и стремительно развиваться. В человеческих руках стали появляться копья, топоры, плуг, меч…и так до первой ракеты.

    Появление, собственно, компьютеров и вычислительных машин позволило науке сделать  огромный рывок в развитии. Стало  возможным проводить всевозможные операции, которые человеческому мозгу не подвластны.

    Компьютер – это устройство или средство, предназначенное для обработки информации. Однако компьютер может обрабатывать только ту информацию, которая представлена в числовой форме. Информацию в иной форме представления для ввода в компьютер необходимо преобразовать в числовую форму. 

    Так как человек не обходится одной сферой деятельности, он  создает различные орудия для данной деятельности. Компьютеры этому не исключения. Каждый компьютер имеет свое назначение. Каждая отрасль производства стремится к тому, чтобы максимально улучшить коэффициент полезного действия, увеличить производительность, а так же сделать данный процесс наиболее дешевым. В этом то и состоит главная задача вычислительных машин — упрощать и ускорять работу! 

      Существуют различные классификации компьютерной техники:

• по этапам развития (по поколениям);
• по архитектуре;
• по производительности;
• по условиям эксплуатации;
• по количеству процессоров;
• по потребительским свойствам и т.д.

    Четких  границ между классами компьютеров не существует. По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются. 
 
 
 
 

Поколения компьютеров. Технические характеристики и особенности  классов.

     Идея  делить машины на поколения  вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

Краткая историческая справка(Нулевое поколение)

    История счётных устройств насчитывает  много веков. Ниже в хронологическом  порядке приводятся некоторые наиболее значимые события этой истории, их даты и имена участников.

    «Нулевое» — примерно до 1940 года. Вычислительный элемент — механический. Простые арифметические операции. Арифмометры, механические счетные машины.

    Около 500 г. н.э. Изобретение счётов (абака) — устройства, состоящего из набора костяшек, нанизанных на стержни.

    1614 г. Шотландец Джон Непер изобрёл логарифмы. Вскоре после этого Р. Биссакар создал логарифмическую линейку. 

    1642г. Французский ученый Блез Паскаль приступил к созданию арифметической машины — механического устройства с шестернями, колёсами, зубчатыми рейками и т.п. Она умела "запоминать" числа и выполнять элементарные арифметические операции.

    1670-1680 гг  Готфилд Дейбниц сконструировал счетную машину, которая выполняла все четыре арифметические действия.

    1804 г. Французский инженер Жаккар изобрёл перфокарты для управления автоматическим ткацким станком, способным воспроизводить сложнейшие узоры. Работа станка программировалась колодой перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока.

    1834 г. Английский ученый Чарльз Бэббидж составил проект "аналитической" машины, в которую входили: устройства ввода и вывода информации, запоминающее устройство для хранения чисел, устройство, способное выполнять арифметические операции, и устройство, управляющее последовательностью действий машины. Команды вводились с помощью перфокарт. Проект не был реализован.

    1876 г. Английский инженер Александер Белл изобрёл телефон.

    1878 г. Русский ученый П. Чебышев сконструировал счетную машину, выполняющую сложение и вычитание многознычных чисел.

    1890 г. Американский инженер Герман Холлерит создал статистический табулятор, в котором информация, нанесённая на перфокарты, расшифровывалась электрическим током. Табулятор использовался для обработки результатов переписи населения в США.

    1892 г. Американский инженер У. Барроуз  выпустил первый коммерческий сумматор.

    1897 г. Английский физик Дж. Томсон сконструировал электронно-лучевую трубку.

    1901 г. Итальянский физик Гульельмо Маркони установил радиосвязь между Европой и Америкой.

    1904—1906 гг. Сконструированы электронные диод и триод.

    1930 г. Профессор Массачусетского технологического института (МТИ) Ванневар Буш построил  дифференциальный анализатор, с появлением которого связывают начало современной компьютерной эры.  
Это была первая машина, способная решать сложные дифференциальные уравнения, которые позволяли предсказывать поведение таких движущихся объектов, как самолет, или действие силовых полей, например, гравитационного поля.

    1936 г. Английский  математик Алан Тьюринг и независимо от него Э. Пост выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины. Они доказали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности её алгоритмизации.

    1938 г. Немецкий инженер Конрад Цузе построил первый чисто механический компьютер. 

    1938 г. Американский математик и инженер Клод Шеннон показал возможность применения аппарата математической логики для синтеза и анализа релейно-контактных переключательных схем.

    1939 г. Американец болгарского происхождения профессор физики Джон Атанасофф создал прототип вычислительной машины на базе двоичных элементов. 

 
1941 г. Конрад Цузе сконструировал первый универсальный компьютер на электромеханических элементах. Он работал с двоичными числами и использовал представление чисел с плавающей запятой.

    1944 г. Под руководством американского математика Говарда Айкена создана автоматическая вычислительная машина "Марк—1" с программным управлением. Она была построена на электромеханических реле, а программа обработки данных вводилась с перфоленты. 

    Начиная с этого события, можно уже говорить о зарождении первого поколения вычислительных машин. 
 

    1945 г. Джон фон Нейман в отчёте "Предварительный доклад о машине Эдвак" сформулировал основные принципы работы и компоненты современных компьютеров.  
 

    1946 г. Американцы Дж. Эккерт и Дж. Моучли сконструировали первый электронный цифровой компьютер "Эниак" (Electronic Numerical Integrator and Computer). Машина имела 20 тысяч электронных ламп и 1,5 тысячи реле. Она работала в тысячу раз быстрее, чем "Марк—1", выполняя за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений.  
 

    1948 г. В американской фирме Bell Laboratories физики Уильям Шокли,Уолтер Браттейн и Джон Бардин создали транзистор. За это достижение им была присуждена Нобелевская премия.

    1948 г. Норберт Винер (Norbert Wiener) опубликовал книгу "Кибернетика",оказавшую влияние на все последующие исследования в области искусственного интелекта.

    1949 г. В Англии под руководством Мориса Уилкса построен первый в мире компьютер с хранимой в памяти программой EDSAC.

    1951 г. В Киеве построен первый в континентальной Европе компьютер МЭСМ (малая электронная счетная машина), имеющий 600 электронных ламп. Создатель С.А. Лебедев.

    1951—1955 гг. Благодаря деятельности российских ученых С.А. Лебедева, М.В. Келдыша, М.А. Лаврентьева, И.С. Брука, М.А. Карцева, Б.И. Рамеева, В.С. Антонова, А.Н. Невского, Б.И. Буркова и руководимых ими коллективов Советский Союз вырвался в число лидеров вычислительной техники, что позволило в короткие сроки решить важные научно-технические задачи овладения ядерной энергией и исследования Космоса.

    1952 г. Под руководством С.А. Лебедева в Москве построен компьютер БЭСМ—1 (большая электронная счетная машина) — на то время самая производительная машина в Европе и одна из лучших в мире.

    1953 г. Джей Форрестер реализовал оперативную память на магнитных сердечниках (сore memory), которая существенно удешевила компьютеры и увеличила их быстродействие. Память на магнитных сердечниках широко использовалась до начала 70-х годов. На смену ей пришла память на полупроводниковых элементах.

    1955—1959 гг. Российские ученые А.А. Ляпунов, С.С. Камынин, Э.З. Любимский, А.П. Ершов, Л.Н. Королев, В.М. Курочкин, М.Р. Шура-Бура и др. создали "программирующие программы" — прообразы трансляторов. В.В. Мартынюк создал систему символьного кодирования — средство ускорения разработки и отладки программ.

    1955—1959 гг. Заложен фундамент теории программирования (А.А. Ляпунов, Ю.И. Янов, А.А. Марков, Л.А. Калужин) и численных методов (В.М. Глушков, А.А. Самарский, А.Н. Тихонов). Моделируются схемы механизма мышления и процессов генетики, алгоритмы диагностики медицинских заболеваний (А.А. Ляпунов, Б.В. Гнеденко, Н.М. Амосов, А.Г. Ивахненко, В.А. Ковалевский и др.).

    1958 г. Джек Килби из фирмы Texas Instruments создал первую интегральную схему.

    1957 г. Первое сообщение о языке Фортран (Джон Бэкус).

    1957 г. Американской фирмой NCR создан первый компьютер на транзисторах.

    1959 г. Под руководством С.А. Лебедева создана машина БЭСМ—2производительностью 10 тыс. опер./с. С ее применением связаны расчеты запусков космических ракет и первых в мире искусственных спутников Земли.  

    1959 г. Создана машина М—20, главный конструктор С.А. Лебедев. Для своего времени одна из самых быстродействующих в мире (20 тыс. опер./с.). На этой машине было решено большинство теоретических и прикладных задач, связанных с развитием самых передовых областей науки и техники того времени. На основе М—20 была создана уникальная многопроцессорная М—40 — самая быстродействующая ЭВМ того времени в мире (40 тыс. опер./с.). На смену М—20 пришли полупроводниковые БЭСМ—4 и М—220 (200 тыс. опер./с.).

    1959 г. Первое сообщение о языке Алгол, который надолго стал стандартом в области языков программирования.

    1961 г. Фирма IBM Deutschland реализовала подключение компьютера к телефонной линии с помощью модема.

    1964 г. Начат выпуск семейства машин третьего поколения — IBM/360.

    1965 г. Дж. Кемени и Т. Курц в Дортмундском колледже (США) разработали язык программирования Бейсик.

    1965 г. Сеймур Пейперт (Seymour Papert) разработал язык LOGO — компьютерный язык для детей.

    1967 г. Под руководством С.А. Лебедева организован крупно-серийный выпуск шедевра отечественной вычислительной техники — миллионника БЭСМ—6, — самой быстродействующей машины в мире. За ним последовал "Эльбрус" — ЭВМ нового типа, производительностью 10 млн. опер./с.  
   
1968 г. Основана фирма Intel, впоследствии ставшая признанным лидером в области производства микропроцессоров и других компьютерных интегральных схем.

    1970 г. Швейцарец Никлаус Вирт разработал язык Паскаль.

    1971 г. Эдвард Хофф разработал микропроцессор Intel—4004, состоящий из 2250 транзисторов, размещённых в кристалле размером не больше шляпки гвоздя. Этот микропроцессор стал поистине революционным изобретением, открывшем путь к созданию искусственных интеллектуальных систем вообще и персонального компьютера в частности.

    1971 г. Французский учёный Алан Колмари разработал язык логического программирования Пролог(PROgramming in LOGic).

    1972 г. Деннис Ритчи из Bell Laboratories разработал язык Си.

    1973 г. Кен Томпсон и Деннис Ритчи создали операционную систему UNIX.

    1973 г. Фирма IBM (International Business Machines Corporation) сконструировала первый жёсткий диск типа "винчестер".

    1974 г. Фирма Intel разработала первый универсальный восьмиразрядный микропроцессор 8080 с 4500 транзисторами.  

 
1974 г. Эдвард Робертс, молодой офицер ВВС США, инженер-электронщик, построил на базе процессора 8080 микрокомпьютер Альтаир, имевший огромный коммерческий успех, продававшийся по почте и широко использовавшийся для домашнего применения. Компьютер назван по именем звезды, к которой был запущен межпланетный корабль "Энтерпрайз" из телесериала "Космическая одиссея".  
  

    1975 г. Молодой программист Пол Аллен и студент Гарвардского университета Билл Гейтс реализовали дляАльтаира язык Бейсик. Впоследствии они основали фирму Майкрософт (Microsoft), являющуюся сегодня крупнейшим производителем программного обеспечения. 

    1975 г. Фирма IBM начала продажу лазерных принтеров. 

    1976 г. Студенты Стив Возняк и Стив Джобс, устроив мастерскую в гараже, реализовали компьютерApple—1, положив начало корпорации Apple. 

    1978 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор 8086. 

    1979 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор 8088. Корпорация IBM приобрела крупную партию этих процессоров для вновь образованного подразделения по разработке и производству персональных компьютеров.

    1979 г. Фирма SoftWare Arts разработала первый пакет деловых программ VisiCalc (Visible Calculator) для персональных компьютеров.

    1980 г. Корпорация Control Data выпустила суперкомпьютер Cyber (Сайбер) 205.

    1980 г. Японские компании Sharp, Sanyo, Panasonic, Casio и американская фирма Tandy вынесли на рынок первый карманный компьютер, обладающий всеми основными свойствами больших компьютеров.

    1981 г. Фирма IBM выпустила первый персональный компьютер IBM PC на базе микропроцессора 8088.

    1982 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор 80286, содержащий 134 000 транзисторов и способный выполнять любые программы, написанные для его предшественников. С тех пор такая программная совместимость остается отличительным признаком семейства микропроцессоров Intel.

    1982 г. Митч Капор (Mitch Kapor) представил систему Lotus 1—2—3, которая победила в конкурентной борьбе Visicalc. 

 
1983 г. Корпорация Apple Computers построила персональный компьютер Lisa — первый офисный компьютер, управляемый манипулятором мышь.

    1983 г. Гибкие диски получили распространение в качестве стандартных носителей информации.

    1983 г. Фирмой Borland выпущен в продажу компилятор Turbo Pascal, разработанный Андерсом Хейльсбергом (Anders Hejlsberg).

    1984 г. Создан первый компьютер типа Laptop (наколенный), в котором системный блок объединен с дисплеем и клавиатурой в единый блок.

    1984 г. Фирмы Sony и Phillips разработали стандарт записи компакт-дисков CD-ROM.

    1984 г. Корпорация Apple Computer выпустила компьютер Macintosh на 32-разрядном процессоре Motorola 68000 — первую модель знаменитого впоследствии семейства Macintosh c удобной для пользователя операционной системой, развитыми графическими возможностями, намного превосходящими в то время те, которыми обладали стандартные IBM-совместимые ПК с MS-DOS. Эти компьютеры быстро приобрели миллионы поклонников и стали вычислительной платформой для целых отраслей, таких например, как издательское дело и образование.

    1984 г. Появилась некоммерческая компьютерная сеть FIDO. Ее создатели Том Дженнингс и Джон Мэдил.В 1995 году в мире насчитывалось около 20 тысяч узлов этой сети, объединяющих 3 млн. человек.

    1985 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор 80386,, насчитывающий уже 275000 транзисторов. Этот 32-разрядный "многозадачный" процессор обеспечивал возможность одновременного выполнения нескольких программ.

    1985 г. Бьярн Страуструп из Bell Laboratories опубликовал описание созданного им объектно-ориентированного языка С++.

    1989 г. Американская фирма Poquet Computers Corporation представила новый компьютер класса Subnotebook — Pocket PC.

    1989 г. Тим Бернерс-Ли предложил язык гипертекстовой разметки HTML (HyperText Markup Language) в качестве одного из компонентов технологии разработки распределенной гипертекстовой системы World Wide Web.

    1989 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор Intel 486 DX. Поколение процессоров i486 ознаменовало переход от работы на компьютере через командную строку к режиму "укажи и щелкни". Intel 486 стал первым микропроцессором со встроенным математическим сопроцессором, который существенно ускорил обработку данных, выполняя сложные математические действия вместо центрального процессора. Количество транзисторов — 1,2 млн.

    Корпорация Microsoft выпустила графическую оболочку MS Windows 3.0.

    1990 г. Выпуск и ввод в эксплуатацию векторно-конвейерной суперЭВМ "Эльбрус 3.1". Разработчики — Г.Г. Рябов, А.А. Соколов, А.Ю. Бяков. Производительность в однопроцессорном варианте — 400 мегафлопов.  

    1991 г. Финский студент Линус Торвальдс (Linus Torvalds) распространил среди пользователей Интернет первый прототип своей операционной системы Linux. Заинтересованные в этой работе программисты стали поддерживать Linux, добавляя драйверы устройств, разрабатывая разные продвинутые приложения и др. Атмосфера работы энтузиастов над полезным проектом, а также свободное распространение и использование исходных текстов стали основой феномена Linux. В настоящее время Linux — очень мощная система, к тому же — бесплатная.

    1992 г. В этом году начался бурный рост популярности Internet и World Wide Web в связи с появлением web-браузера Mosaic, разработанного в Национальном центре по приложениям для суперкомпьютеров в Университете штата Иллинойс. Разработчики Эрик Бина и Марк Андриссен.

    1993 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор Pentium, который научил компьютеры работать с атрибутами "реального мира" — такими, как звук, голосовая и письменная речь, фотоизображения.

    1994 г. Начало выпуска фирмой Power Mac серии фирмы Apple Computers — Power PC.

    1994 г. Компания Netscape Communication выпустила браузер Netscape Navigator.

    1995 г. Фирма Microsoft выпустила в свет операционную систему Windows 95.

    1995 г. Фирма Microsoft выпустила браузер Internet Explorer. Началась война браузеров, в которой пока побеждает Internet Explorer.

    1995 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор Pentium Pro, насчитывающий 5,5 миллионов транзисторов. Процессор разрабатывался как мощное средство наращивания быстродействия 32-разрядных приложений для серверов и рабочих станций, систем автоматизированного проектирования, программных пакетов, используемых в машиностроении и научной работе. Все процессоры Pentium Pro оснащены второй микросхемой кэш-памяти, еще больше увеличивающей быстродействие.

    1997 г. Фирма Intel выпустила микропроцессор Pentium II, насчитывающий 7,5 миллионов транзисторов. Процессор Pentium II использует технологию Intel MMX, обеспечивающую эффективную обработку аудио, визуальных и графических данных. Кристалл и микросхема высокоскоростной кэш-памяти помещены в корпус с односторонним контактом, который устанавливается на системной плате с помощью одностороннего разъема — в отличие от прежних процессоров, имевших множество контактов. Процессор дает пользователям возможность вводить в компьютер и обрабатывать цифровые фотоизображения, создавать и редактировать тексты, музыкальные произведения, сценки для домашнего кино, передавать видеоизображения по обычным телефонным линиям.

    1997 г. Компания Sun Microsystems  приняла стандарт объектно-ориентированного языка программирования Java (произносится "джава"), созданного для реализации принципа "Написано однажды — работает везде". В применении к интернету Java — технология создания "апплетов" — небольших программ, которые загружаются на компьютер пользователя вместе со страницей сайта и позволяют "оживлять" эту страницу. Апплеты могут обеспечивать странице дополнительную функциональность, например, реализовывать мультипликационные иллюстрации.

    1998 г. Выпуск в свет операционной системы Windows 98.

    1999 г. Появление 64-разрядного микропроцессора Mersed.

    2000 г. Появление 64-разрядных микропроцессоров Itanium и AMD.

    2000 г. Выпуск в свет операционной системы  Windows 2000. 

Первое поколение ЭВМ

    Первая рабочая ЭВМ была сконструирована в США и получила название ЭНИАК(15 февраля 1946 г).  Этим событием принято обозначать зарождение первого поколения компьютеров. По поводу первой ЭВМ нет однозначного ответа. Например немцы считают, что первая ЭВМ создана ими для расчета артиллерийских выстрелов. Это своеобразный «эффект Попова», который заключается в том, что народ считает изобретение великой вещи принадлежит им. Это можно понять, так как в разных концах света в 40е годы стали практически одновременно строиться электронные машины для вычисления.

     На самом деле первая ЭВМ появилась в 1941 году в Германии — это была Z3 молодого инженера Конрада Цузе. Но удивить мир было суждено не гражданину поверженного во Второй мировой Рейха, а американцам из Пенсильванского университета, которые 15 февраля 1946 года запустили 30-тонную ЭВМ ENIAC. Это было не только военное поражение Германии.

     К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы и реле. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла. 

    Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического  устройства и устройства управления достаточно проста, программное  обеспечение практически  отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.