Історія розвитку комп'ютерів

МІНІСТЕРСТВО  НАУКИ І ОСВІТИ УКРАЇНИ

НТУ «ХПІ»

 

 

 

 

 

 

Кафедра: Історія  науки і техніки

 

 

 

 

Реферат

На тему: «Історія розвитку комп'ютерів»

 

 

 

 

 

 

Виконав:

Студент гр.

ЕМБ-42у

Перевірила:

Гутник М.В

 

 

Харків 2013

 

План:                                             с.

1 - Історія виникнення ЕОМ ………………………………………………………..

2 - Комп'ютер першого покоління "на реле"………………………………...

3 - Перша електронно-обчислювальна машина "на лампах"………………

4 - Пристрій із частковим програмним керуванням "Mark 1"……………..

5 - Функціональний принцип комп'ютера "Транзистор"…………………..

6 - Перша радянська  ЕОМ…………………………………………………….

7 - Створення ENIAC, EDSAC, МЭСМ………………………………………

8 - Перша масова модель комп'ютера "UNIVAC"…………………………..

9 - Створення БЭСМ…………………………………………………………..

10 - Серійний випуск електронно-обчислювальних машин у СРСР………

11 - Поява IBM PC і PC DOS………………………………………………….

12 - Сучасні процесори та їхні характеристики……………………………..

13 – Висновки…………………………………………………………………..

 

 

Історія виникнення ЕОМ

 

Німецький інженер  був  першим, хто успішно здійснив ідею створення обчислювальної машини на основі двійкової системи числення. У 1936 році він початків конструювати обчислювальний апарат, що працює в двійковій системі числення, що згодом був названий Zuse (Z1..) Громіздкі статистичні обчислення для здійснення складних інженерних розрахунків повинні були стати автоматизованими, що було дотепер неможливо. Машина Цузе стала першим вичислювальним автоматом із програмним керуванням і вважається першим комп'ютером.

Конрад Цузе [1] Рис. 1

 

 

 

1941  р. - Комп'ютер першого покоління "на реле"

Реле (Рис.2)

 

Цузе (Рис.1) одним із перших у 1941 році зумів побудувати діючу модель Zuse 3 на базі Z1, що перебувала з 600 реле рахункового пристрою і 2000 реле пристрою пам'яті. Числа можна було „записати" у пам'ять і "зчитати" відтіля за допомогою електричних сигналів, що проходили через реле (Рис.2). Реле або пропускали сигнал, або не пропускали. Керуюча програма була закодована за допомогою перфорованої стрічки, виготовленої з бракованої кіноплівки, що було актуально при дефіциті папери в роки війни. Машина зчитувала програму механічно крок за кроком (лінійно), тому робити розгалужені обчислення було поки неможливо. Zuse 3 проводила від 15 до 20 обчислювальних операцій у секунду.[2]

 

1942 р. - Електронна лампа.

Електронна лампа (Рис.3)

 

 

Перша електронно-обчислювальна машина

 

До 1942 року всі обчислювальні  машини працювали на механічних або  електромеханічних елементах (реле), і тільки з цього року почали частіше  застосовуватися електронні лампи (Рис.3) як для збереження, так і для обробки даних. Це дозволило збільшити швидкість роботи машин у тисячу разів.

Перша електронно-обчислювальна  машина була розроблена Джоном Алтансоффом  і Клиффордом Берри, і на її базі в 1946 році під керівництвом Дж. Преспера Зккерта і Джона Маушли був побудований ENIAC (Electronic Numeral Integrator and Calculator) за замовленням військового відомства СІЛА.

Вага машини складала 30 тонн, вона вимагала для розміщення 170 квадратних метрів площі. ENIAC містив 18 000 електронних ламп замість тисяч механічних деталей. Рахувала машина в двійковій системі і робила 5000 операцій додавання або 300 операцій множення в секунду. Уведення даних здійснювалося через перфоровані карти. На жаль, машина працювала лише половину передбаченого часу, тому що нерідко 67 електронних ламп виходили з ладу протягом однієї години, і весь процес рахунку зупинявся.[3]

 

Говард Айкен (Рис.4)

1943 р. - Пристрій із  частковим програмним керуванням

У Гарвардському університеті професор Говард Айкен (Рис.4) у 1943 році з групою інженерів ІВМ завершив роботу над пристроєм із частковим програмним керуванням.

Mark 1 (Рис.5)

 

Цей пристрій одержав  назву Mark 1 (Рис.5) і став першим у світі цифровим комп'ютером, здатним сприймати вхідні дані, закодовані за допомогою перфокарт або перфолент. У ньому використовувалися електронні сигнали в комбінації з механічними приводами і реле.

Ця машина, що програмується, перебувала з 700 000 елементів і рахувала за допомогою 72 пристроїв, що підсумовують, у 23 десяткових розрядах.

Mark 1 перебував більш ніж із 750 тисяч деталей і мав довжину понад 15 метрів, висоту біля 2,5 метри, на 3 мільйони з'єднань пішло 80 кілометрів проводу.

Програма для керування машиною  була кодована в двійковій системі. На одне підсумовування Mark 1 затрачав 0,3 секунди, а для перемножування двох 23-розрядних чисел йому було необхідно 4 секунди,

1948 р. – Транзистор [4]

 

Транзистор (Рис.6)

 

Для заміни часто вихідних із ладу електронних ламп у 1948 році американці Джон Бардін, Уолтер Браттейн і Вуликам Брздфорд Шокли винайшли стабільні елементи, що переключають, названими транзисторами (Рис.6). Транзистори виявилися здатними виконувати всі ті функції, що до цього виконували електронні лампи. Але при цьому вони займали істотно менший об’єм і споживали значно менше електроенергії.

1949 р, — Функціональний  принцип комп'ютера

 

 

Джон тло Нейман (Рис.7)

У 1949 році американський  математик Джон тло Нейман (Рис.7), що приймав участь у створенні ENIAC, зробив відкриття, що поклало початок сучасній обробці даних. Він запропонував ідею інтегрування робочої програми в пам'ять машини в закодованому виді.

Нейман дав наступний  опис функціонального принципу комп'ютера: В ньому є процесор, що прямо  зв'язаний із пам'яттю, де дані і (або) програма знаходяться напоготові для обробки. І вони обробляються в процесорі друг за другом".

Перша ЕОМ із збереженою програмою одержала назву EDSAC (Рис.8) (Electronic Delay Storage Automatic Calculator — електронний калькулятор із пам'яттю на лініях затримки). Вона була створена в Кембріджському університеті (Англія) у 1949 році. З тих пір усі ЕОМ є комп'ютерами зі збереженою програмою.[5]

 

 

 

 

 

EDSAC (Рис.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С.А. Лебедєва (Рис.9)    М.А.Лаврентьєва (Рис.10)

 

1950 р. - Перша радянська  ЕОМ

У Радянському Союзі  перша ЕОМ була створена в 1950 році в Інституті математики АН УРСР під керівництвом академіків С.А. Лебедєва (Рис.9) і М.А.Лаврентьєва (Рис.10). Перше радянське електронно-обчислювальний пристрій, якому було призначено народитися у Феофании (під Києвом), одержали назву МЭСМ (Рис.11) — мала електронна рахункова машина. Основні параметри машини такі: швидкодія — 50 операцій у секунду; ємність оперативного ЗУ — 31 число і 63 команди; представлення чисел — 16 двійкових розрядів із фіксованої перед старшим розрядом коми; команди трьохадресні; робоча частота — 5 кгц; була передбачена також можливість підключення додаткового ЗУ на магнітному барабані, ємністю в 5000 слів. ОЗУ було побудовано на триггерньїх регистрах, АУ — рівнобіжної дії, чим, в основному, і пояснювалися порівняно великі апаратурні витрати (тільки в ОЗУ було використано 2500 тріодів і 1500 діодів). ОЗУ було побудовано на таких же тригерах, як і пристрій керування й арифметичний пристрій, і могло безпосередньо зв'язуватися з повільно діючим ЗУ на магнітному барабані.[6]

 

МЭСМ (Рис.11)

 

 

Джон Маулчи и Джон Эккерт (Рис.12)

1951  р. - Перша масова  модель комп'ютера

 Джон Маулчи и Джон Эккерт (Рис.12) заснували компанію, що приступила до розробки комп'ютерів із збереженою програмою. У 1951 році вони створили машину UNIVAC (Universal Automatic Computer — універсальна автоматична обчислювальна машина). Перший екземпляр був переданий у Бюро перепису населення США. Потім було створено багато різних моделей UNIVAC (Рис.13), що знайшли застосування в різних сферах діяльності. Таким чином, UNIVAC став першим серійним комп'ютером. Крім того, це був перший комп'ютер, у якому замість перфолент і карт використовувалася магнітна стрічка, і він вільно обробляв як цифрову, так і символьну інформацію.[7]

 

UNIVAC (Рис.13)

 

 

1953 р. - Створення БЭСМ

  

БЭСМ (Рис.14)

 

У 1953 році в будуй вступила БЭСМ (Рис.14) — велика електронна рахункова машина, побудована під керівництвом С.А. Лебедєва для Академії наук і визнана тоді самої швидкодіючої з європейських пристроїв подібного типу (середня швидкість рахунку - до 10 тис. операцій у секунду). У цій трьохадресній машині рівнобіжної дії на електронних лампах (4000 ламп) була використана двійкова система числення з плаваючої коми. У якості пристроїв уведення використовувалася перфолента, для висновку — магнітна стрічка з наступним друкуванням на спеціально розробленому швидкодіючому пристрої, що фотодрукує. Цікавими особливостями структури машини було введення місцевого керування операціями, що виходять за часом за рамки стандартного циклуа а також автономне керування при переході на підпрограми. Машина містила довгострокове пристрій, що запам'ятовує, для підпрограм, частина з який була змінної.

 

За 1959-1966 роки було створено 4 моделі цієї родини: БЭСМ-2, БЭСМ-3, БЭСМ-ЗМ і БЭСМ-4. Удосконалювання йшло по шляху збільшення і модернізації зовнішніх пристроїв, переходу на напівпровідникову елементну базу, збільшення ємності ОЗУ на магнітних сердечниках, а також ємності зовнішніх ЗУ. У 1967 році була створена сама

потужна обчислювальна машина даної  родини — БЗСМ-6 (швидкодія складала біля 1 млн. операцій у секунду). Характерними рисами внутрішньої організації центральної частини машини були: високий ступінь локального паралелізму, наявність буферного пристрою, що запам'ятовує, що має велику швидкодію, розширена система операцій, можливість організації магазинної пам'яті і розбивка оперативної пам'яті на незалежні блоки. Структура машини була розрахована на застосування її в режимі поділи часу і мультипрограмування.[8]

 

1954 р. - Серійний випуск електронно-обчислювальних машин у СРСР

Після появи БЭСМ був заснований серійний випуск великої машини "стріла,, розробленої по проекті Ю.А. Базилевского. Машина згодом зіграла чималу роль у вирішенні ряду науково-технічних завдань. У ній здійснювалося рівнобіжне представлення десяткових чисел із плаваючої коми (діапазон від 10 у -19 ступеня до 10 у +19). "Стріла" мала 43 двійкових розряди і трьохадресну систему команд. Введення в машину здійснювався з перфокарт і з магнітної стрічки. Висновок - на магнітну стрічку, перфоратор карт і широкоформатний друкувальний пристрій. Ця машина, побудована на 6000 електронних ламп, за секунду могла виконати до 2 тис. трьохадресних операцій із плаваючої коми. Корисний машинний час - до 18 годин у добу.

У колективі, яким керував член-кореспондент АН СРСР И.С. Брук, були побудовані універсальні машини М-2 і М-3. З 1954 року початий також серійний випуск універсальної машини "Урал-1", а потім і "Урал-4" конструкції Б.И. Рамеева. Машини всіх цих типів швидко знайшли застосування в різних галузях народного господарства.[9]

 

1955 p. - Друге покоління комп'ютерів

З 1955 року транзистори  активно впроваджуються при виробництві  комп'ютерів, із цього часу вважається, що з'явилося друге покоління  комп'ютерів. Нові електронні елементи були менші і стабільніші. Вони споживали менше току, і виробництво їх було дешевше. Один транзистор був здатний замінити 40 електронних ламп і при цьому працювати з більшою швидкістю, чим вони. У результаті швидкодія машин другого покоління зросло в 10 разів. Цей прогрес позначився на пристрої пам'яті. Центральний пристрій, що запам'ятовує, став перебувати з магнітних сердечників, так що вони могли зберігати більше даних і швидше їх зчитувати. Починають розроблятися обчислювальні програми з програмною мовою. Магнітну стрічку почали використовувати як для введення, так і для виводу інформації.

У 1964-1971 роках у СРСР був створений ряд програмно  й апаратно-сумісних моделей на напівпровідникових елементах:

"урал-11" "урал-14" і "урал - 18".[10]

 

Чіп (Рис.15)

 

 

 

1959 р. - Чіп. Третє покоління  комп'ютерів

Фірми Fairchild і Texas Instruments незалежно друг від друга представили в 1959 році інтегральні схеми (чіпи) (Рис.15), що базувалися на кремнієвій технології, що переважає і сьогодні. З появою чіпа і почалося третє покоління комп'ютерів. Всі електронні компоненти (транзистори, опори і конденсатори) разом із сполучними провідниками містилися усередину кремнієвої пластинки - чіпа. Такі чіпи монтувалися на тонких платах і з'єднувалися між собою друкованими провідниками. У такий спосіб скорочувалися шляху проходження току при переключеннях, тим самим швидкість обчислень підвищувалася в десятки разів. Крім того, значно зменшилися габарити машин. Так, якщо в 1950 році в машині об'ємом 1 куб. фут (0,028 куб. м) вміщувались 1000 електричних ланцюгів, у 1960 році - 100 тис, то в 1970 році 10 млн.

 

1970 р. - Четверте покоління  комп'ютерів

Зі зменшенням елементів  комунікації в 1970-і роки з'явилося  четверте покоління комп'ютерів. Перехід  зробив чіп 4004 виробництва Intel — мікропроцесор, що виконував 60 тис. інструкцій у секунду. Цей 8-розрядний мікропроцесор був виконаний по п-канальній Моп-технології. Він був розрахований на виконання тільки арифметичних дій і тому в основному був застосований у технічних розрахунках.

Поряд із Intel подібні чіпи запропонували Motorola і Zilog. До машин четвертого покоління відносять американські В-7700, "иллиак-IV,, радянську ЕОМ "зльбрус", ПС 2000.[10]

 

 

1972 р. - Поява ЄС ЕОМ

У 1972 році країни соціалістичної співдружності приступили до розробки третього покоління. Єдина система  обчислювальних машин (ЄС ЕОМ) — це комплекс стаціонарних типових машин  колективного користування із широким діапазоном продуктивності, що мають загальну структурну базу і загальну систему команд (сумісність програмування, загальну номенклатуру зовнішніх пристроїв і однакового логічного зв'язку між пристроями..

Ядро Єдиної системи  складали 7 процесорів, що охоплюють діапазон швидкостей обчислень від декількох тисяч до 2 млн. операцій у секунду, У процесорі були реалізовані операції з фіксованою і плаваючими комами й операції над десятковими числами. У ЄС ЕОМ використовувався паралельно-послідовний принцип виконання операцій, наприклад, однобайтна обробка даних при двохбайтової вибірці її з ОЗУ в машині ЄС-1020.

 

Кінець 1970-х pp. - П'яте покоління комп'ютерів

У 1970-і роки були створені так називані мінікомп’ютери, такі як PDP-11 фірми Digital Equipment Corporation, із відносно невеликими габаритами і менше потужні, чим великі комп'ютери. Зростала потреба в малих недорогих ЕОМ, що підтримують одне робоче місце - персональних комп'ютерах (PC).

До кінця 1970-х років  мікронізація чіпів привела до того, що повна обчислювальна машина могла розміститися на звичайному письмовому столі. Маленькі комп'ютери мали доступну ціну, що привело до росту зацікавленості з боку підприємств, шкіл і університетів. Упровадження PC можна вважати початком виробництва комп'ютерів 5-го покоління. На початку 1975 року з'явився перший що комерційно поширюється комп'ютер -альтаир"88ОО", що був побудований фірмою MITS на основі мікропроцесора Intel 8080. Він мав 256 байт оперативної пам'яті й управлявся за допомогою спеціальної панелі перемикачів. Для введення і виводу даних використовувався дисковод 8-дюймових гнучких дисків, що купувався окремо.

 

Пол Аллен і Білл Гейтс (Рис.16)

 Наприкінці 1975 року  Пол Аллен і Білл Гейтс (Рис.16) (майбутні засновники фірми Microsoft) створили для комп'ютера "альтаир" інтерпретатор мови Basic, що дозволило користувачам досить просто спілкуватися з комп'ютером і легко писати для нього програми.[10]

IBM PC і PC DOS (Рис.17)     Osborne (Рис.18)

 

 

1981 р. - Поява IBM PC і PC DOS (Рис.17)

У серпні 1981 року поряд  із Apple, Commodore і Atari на ринку з'явилися перші переносні бізнеси-комп'ютери фірми Osborne (Рис.18). Але отут виник ще один конкурент — IBM.

У 1981 році фірма IBM випустила свій перший мікрокомп’ютер IBM PC (IBM Personal Computer) із відкритою архітектурою, заснований на 16-розрядному мікропроцесорі 8088 фірми Intel. Цей комп'ютер був обладнаний монохромним текстовим дисплеєм, двома дисководами для 5-дюймових дискет на 160 Кбайт, оперативною пам'яттю 64 Кбайта. IBM PC був орієнтований на ринок комп'ютерів для бізнесу.

IBM вирішив використовувати власну операційну систему і доручив фірмі програмного забезпечення Microsoft її розробити. Вона стала продаватися разом із IBM PC як PC DOS.

Білл Гейтс, власник компанії Microsoft, заснував свою першу фірму вже в 14 років, у 19 років перервав навчання в університеті, щоб стати бізнесменом, і через 5 років мав світову монополію на операційну систему MS DOS. Сьогодні Гейтс є одним із багатющих людей Америки.[10]

Pentium (Рис.19)       i80386 (Рис.20)

 

Березень 1993 p. -

У березні 1993 року фірма Intel оголосила про початок промислових постачань 66- і 60-Мгц версій процесора Pentium (Рис.19). Системи, побудовані на базі Pentium, цілком сумісні з персональними комп'ютерами, що використовують мікропроцесори І8088, i80286, i80386 (Рис.20) , i486. Нова мікросхема містила біля 3,1 мільйони транзисторів і мала 32-розрядну адресну і 64-розрядну зовнішню шину даних.

Pentium із тактовою частотою 66 Мгц має продуктивність біля 112 MIPS (мільйонів інструкцій у секунду). Архітектура Pentium містить два арифметико-логічних пристрої, завдяки чому дві команди можуть бути виконані за один такт синхронізації. Крім того, Pentium має два роздільних 8-кбайтних кешу: один для команд і один для даних. Одним із найбільш цікавих нововведень, використовуваних у Pentium, є невелика кеш-пам'ять, називана Branch Target Buffer, BTB (буфер міток переходів), що дозволяє динамічно пророкувати переходи в програмах, що виконуються. В даний час мікросхеми  зняті з виробництва, а випускаються версії процесорів другого покоління Pentium із внутрішнім множенням частоти в 1,5 і 2 рази на 75/50, 90/60, 100/66, 120/60, 133/66, 150/60 і 166/66 Мгц (Рис.21). Презентація перших моделей цих процесорів відбулася в березні 1994 року.[10]

Pentium-166/66

(Рис.21) 
Сучасні процесори та їхні характеристики.

 

Intel (Рис.22)        AMD (Рис.23)

Всі сучасні процесори  в першу чергу розрізняються  по типу виробника, тобто Intel (Рис.22), або AMD AMD (Рис.23), а також згідно серії і т.д.

 Але однією з основних характеристик являється підтримка конкретного типу сокета, AM2, AM2+, AM3, 775...

Soket - це роз'єм на  материнській платі під центральний  процесор. Наприклад, якщо ваша  системна плата з 775 сокетом,  значить процесор потрібно вибирати  з серії Intel з підтримкою s.775. Отже якщо ви вирішили придбати новий CPU, поцікавтесь, чи ваша системна плата підтримує даний процесор. Можна почитати її технічний паспорт, або звернутись до спеціалістів в сфері інформаційних технологій.

 Слідуюча характеристика - тип ядра, тобто одноядерні, двохядерні, трьохядерні...

 На даний момент  одноядерні процесори вже досить  довгий час зняті з виробництва.  Думаю зрозуміло всім, чим більше  ядер в центрального процесора,  тим більша його продуктивність. Звичайно, що двохядерний процесор буде швидше працювати і зможе обробляти більший об'єм інформації, чим CPU одноядерного типу.

 На продуктивність  процесора також впливає його  тактова частота, яка вимірюється  в Ггц. Чим вищий даний показник, тим краще.

Окрім цього при виборі CPU слід звернути увагу на такі параметри, як кеш-пам'ять і розрядність - кількість інформації в одиницю часу, що передається по шині за один процес.[11]

Висновок

Слідуючи з того, якого  прогресу змогли мережеві технології досягти за останні роки, не важко здогадатися, що найближчим часом швидкість передачі даних з комп'ютерної мережі зросте щонайменше вдвічі.

Звичний 10мегабітная комп'ютерна мережа, довгий час займає чільні позиції  активно користується сучасними  і істотно більш швидкими технологіями передачі даних.

W3C розробляє для комп'ютерної  мережі в єдині принципи й  стандарти (названі «Рекомендаціями», англ. W3C Recommendations), які потім впроваджуються  виробниками програм й обладнанням.  І таким чином досягається  сумісність і зосередженість  між програмними продуктами й апаратурами різних компаній, що робить Комп'ютерну мережу більше зробленої, універсальної й зручної. Всі Рекомендації Консорціуму комп'ютерної мережі відкриті, тобто захищені і можуть упроваджуватися будь-якою людиною без всяких труднощів.

Яскравим прикладом  об'єднання комп'ютерних мереж  в єдину спільноту мереж є  Інтернет (Internet). Успіх Інтернету  вплинув на розвиток корпоративних  мереж Інтранет (Intranet). Іноді ці мережі називають глобальними ЛВС, а  робота з ними аналогічна роботі з Internet.

На цьому історію  можна закінчити - комп'ютерна мережа прийняла цілком сучасні обриси. Розвиток технології на цьому, звичайно, не зупинилося. 
Література

1. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Цузе,_Конрад
2. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Z3
3. - http://uk.wikipedia.org/wiki/Електронна_обчислювальна_машина
4. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Марк_I_(компьютер)
5. - http://ru.wikipedia.org/wiki/EDSAC
6. - http://ru.wikipedia.org/wiki/МЭСМ
7. - http://ru.wikipedia.org/wiki/UNIVAC_I
8. - http://ru.wikipedia.org/wiki/БЭСМ
9. -http://galanet82.narod.ru/ostapenko/third.htm
10. - http://ua.textreferat.com/referat-22161-2.html
11. http://www.itmasters.org.ua/processor.html