Слайд 1Лекция 2
История информатики
История ЭВМ
Слайд 21. Работы Атанасова.
2. Проект фон Неймана и его вклад в
архитектуру ЭВМ.
3. Формирование индустрии и рынка ЭВМ.
4. Развитие элементной базы
и поколения ЭВМ.
5. Вычислительная техника в СССР.
6. Направления развития вычислительной техники.
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы.
Слайд 3
Шкала развития вычислительной техники
Технологические эпохи и основные события доэлектронной истории
вычислительной техники
Слайд 4
1. История развития счета: доэлектронные эпохи
Возникновение счёта
30-40 тыс. лет до
н.э
"вестоницкая кость"
≈3 тыс. лет до н.э
Кипу, юпана
VI-V в. до н.э
XII-XVI
в.
IX-XII в.
Абак
1614-1619 гг.
Позиционная СС
Логарифм.
Палочки Непера
1703 г., Лейбниц
1854 г., Дж. Буль
Двоичная СС
Мат. логика
1934-1936 гг., К. Шеннон
Домеханическая
Механическая
Эл/механи-ческая
Слайд 5
Эскиз выч. устройства
1492 г. Леонардо да Винчи
1623 г. Вильгельм Шиккард
1614,
1630, 1654-57 гг.
Дж. Непер, Р. Делаймен,
Р. Биссакар, С. Патридж
1462
г. Б. Паскаль
«Считающие часы»
1673 г. Г.В. Лейбниц
Палочки Непера, круговая лог. линейка, прямоугольная лог. линейка
1801 г. Ж.М. Жаккар
1820 г.,
Т. Де Кальмар
Паскалина
Табулятор
1822, 1834 г., Ч. Бэббидж
Домеханическая
Механическая
Эл/механическая
2. Простейшие цифровые вычислительные устройства
1500 1600 1700 1800 1900
Механический калькулятор
Ткацкий станок с прогр. управлением
Пром. выпуск арифмо-метров
Разностная / аналитическая машина
1884-1887 гг.
Г. Холлерит
Мех. аналог. комп.
1927 г. В. Буш
Z1, Z2
1938-1941 гг.
К. Цузе
1774 г. Филипп-Малтус Хан
Слайд 6
1. Работы Атанасова
Юридический приоритет создания первой ЭВМ принадлежит Джону Атанасову
(Atanasoff, John; 1903-1995).
В 1939 г. он с аспирантом Клиффордом
Берри (Berry, Clifford Edward; 1918-1963) приступил к постройке машины, предназначенной для решения системы алгебраических уравнений с 30 неизвестными
(ABC — Atanasoff-Berry Calculator). Проект не был завершен
Слайд 7Джон Винсент Атанасов
(4.10.1903 – 15.06.1995)
Американский физик, математик и инженер-электрик болгарского происхождения,
один из изобретателей первого электронного компьютера.
1939-1942 гг. - первый в США
электронный цифровой компьютер - компьютер Атанасова – Берри (англ. Atanasoff-Berry Computer - ABC).
Слайд 8
Первая работающая ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) была
создана в 1945 г. в Пенсильванском университете. Длина 26 м,
высота 6 м, масса 30 т. 18 000 ламп, 1500 реле, потребляемая мощность 150 квт.
1.1. Первая ЭВМ ENIAC
Слайд 9
ЭВМ ENIAC. Вид сзади
1.1. Первая ЭВМ ENIAC
Слайд 10
Руководители проекта ENIAC
1.1. Первая ЭВМ ENIAC
Джон Моучли, (Mouchly, John William;
1907-1980)
Герман Голдстайн (Goldstine, Herman Heine; р. 1913)
Джон Преспер
Эккерт (Eckert, John Presper; 1919-1995)
Слайд 11
Понятие «архитектура ЭВМ» связано с именем выдающегося математика XX столетия
Джона фон Неймана (Neumann, John von; 1903-1957)
2. Проект фон
Неймана
и его вклад в архитектуру ЭВМ
Слайд 12Джон фон Нейман
(28.12.1903 – 08.02.1957)
Венгро-американский математик, сделавший важный вклад в квантовую
физику, квантовую логику, функциональный анализ, теорию множеств, информатику, экономику и др.
отрасли науки.
1946 г.: «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства».
А. Бёркс, Г. Голдстайн, Дж. фон Нейман
Слайд 13
2. Проект фон Неймана
и его вклад в архитектуру ЭВМ
Фрагменты
статьи фон Неймана с соавторами (русский перевод)
Слайд 14
2. Проект фон Неймана
и его вклад в архитектуру ЭВМ
Основные
черты классической фон-неймановской архитектуры ЭВМ
Машина должна состоять из следующих
основных блоков: арифметического устройства, оперативной памяти, устройства управления, устройства ввода, устройства вывода, устройства внешней памяти;
Команды программы должны храниться в оперативной памяти, откуда они последовательно выбираются и исполняются арифметическим устройством, система команд должна иметь операции условной и безусловной передачи управления. Команды должны рассматриваться как обычные данные, т.е. программа должна иметь возможность модифицировать себя в процессе вычислений;
Команды и данные должны храниться и обрабатываться в двоичной системе счисления.
Слайд 15Принципы фон Неймана
1. Принцип двоичного кодирования: вся информация, поступающая в ЭВМ,
кодируется с помощью двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется
на единицы, называемые словами.
2. Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
3. Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.
4. Принцип последовательного программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
5. Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.
Статья «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства» Артур Бёркс, Герман Голдстайн и Джон фон Нейман,1946 г.).
Слайд 16
Морис Уилкс у машины EDSAC. 3000 ламп, ОЗУ 512 слов
2.
Проект фон Неймана
и его вклад в архитектуру ЭВМ
Из-за разногласий
в команде разработчиков реализация проекта фон Неймана в США затянулась.
Первая ЭВМ с хранимой программой EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) была построена в Англии в 1949 г. под руководством Мориса Уилкса (Wilkes, Maurice; р. 1913).
Английские ученые опирались на собственный опыт разработки электронных вычислительных устройств во время Второй мировой войны
Слайд 17
В местечке Блечли-Парк (Bletchley Park) под Лондоном была организована сверхсекретная
криптоаналитическая лаборатория для расшифровки немецких военных шифров, используемых в шифровальной
машине Enigma.
2. Проект фон Неймана
и его вклад в архитектуру ЭВМ
Слайд 18
Под руководством выдающегося математика Алана Тьюринга была построена специализированная электронная
вычислительная машина Colossus. Она насчитывала 2000 радиоламп и обрабатывала 25000
симв./с
2. Проект фон Неймана
и его вклад в архитектуру ЭВМ
Алан Тьюринг
(Turing, Alan Mathison;
1912-1954)
Слайд 19
Американская ЭВМ с хранимой программой EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic
Computer была построена только в 1950 г.
Она имела 3500 ламп,
ОЗУ 1024 слова по 44 бита
2. Проект фон Неймана
и его вклад в архитектуру ЭВМ
Слайд 20
В 1953 г. к производству ЭВМ общего назначения подключилась фирма
IBM, выпустив серийную IBM-701. Быстродействие около 10000 оп./с, ОЗУ 2К
36-разрядных слова. Всего продано 19 машин.
На фото: Томас Уотсон старший у пульта IBM-701
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 21
Первая серийная ЭВМ UNIVAC-1 производства фирмы Remington Rand (1951 г.).
Быстродействие 2000 оп./с, ОЗУ 1000 слов по 12 десятичных разрядов.
Продано 46 машин по 1 млн. долл. каждая.
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 22
Мощный импульс развитию первых ЭВМ дала полуавтоматическая система противовоздушной обороны
США и Канады SAGE (Semi-Automatic Ground Enviroment), созданная в 1951-1958
годах
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 23
Для обработки данных в системе SAGE в Массачусетском технологическом институте
была разработана ЭВМ Whirlwind – «Вихрь».
Подряд на поставку этих машин
под названием (AN/FSQ-7) выиграла IBM. Каждая из 24 машин имела около 50 000 радиоламп, весила 250 тонн и потребляла мегаватт электроэнергии
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 24
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 25
Основным логическим элементом ЭВМ 1-го поколения была электронная лампа.
3-4. Первые
поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Машины собирались из множества отдельных ячеек,
которые вставлялись в разъемы и легко заменялись при выходе из строя
Слайд 26
Транзисторные ячейки по-прежнему собирались из дискретных элементов (резисторов, конденсаторов)
3-4. Первые
поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
В ЭВМ 2-го поколения место радиоламп
заняли миниатюрные и надежные транзисторы
Слайд 27
Вплоть до 70-х годов оперативная память ЭВМ строилась на матрицах
из ферритовых колец, впервые использованных в ЭВМ Whirlwind (Вихрь), 1951
г.
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 28
Внешняя память ЭВМ первых поколений в основном основывалась на магнитных
лентах. Бобины магнитных лент хранились в ленточных библиотеках
3-4. Первые поколения
ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 29
Для ввода информации в ЭВМ первых поколений использовались 80-колонные перфокарты
и 8-дорожечные перфоленты
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование индустрии ЭВМ
Слайд 30
Для вывода информации из ЭВМ использовались АЦПУ барабанного типа, печатающие
на широкой перфорированной бумажной ленте
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование
индустрии ЭВМ
Слайд 31
Наиболее мощной ЭВМ
2 поколения была
IBM-7030 Stretch (1959 г.),
установленная в ядерном центре Лос-Аламоса
3-4. Первые поколения ЭВМ. Формирование
индустрии ЭВМ
Быстродействие – до 1 млн. оп./с, ОЗУ до 256К 64-битовых слов. Стоимость 10 млн. долл.
В этой машине впервые проявились черты ЭВМ будущих поколений
Слайд 32
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
IBM System/360 (объявлена
7 апреля 1964 г.)
Слайд 33
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
Некоторые особенности Системы
360:
микросхемная элементная база;
микропрограммное управление;
внешняя память на магнитных
дисках;
дисплейные терминалы;
открытая масштабируемая архитектура
Система 360 и ее клоны олицетворяют 3-е поколение ЭВМ.
Слайд 34
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
Элементную базу ЭВМ
3-го поколения составляли интегральные схемы (ИС) малой и средней (СИС)
степени интеграции.
Одна микросхема заменяла ячейку ЭВМ 2-го поколения
Микросхемы позволили резко усложнить конструкцию машин. Печатная плата с микросхемами заменяла целый шкаф оборудования
Слайд 35
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
Накопитель на жестких
магнитных дисках - основное устройство внешней памяти ЭВМ 3-го поколения.
Емкость пакета дисков составляла от 7,25 до 29 Мбайт.
Слайд 36
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
Архитектура Системы 360
Слайд 37
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
Слайд 38
Классификация интегральных схем по числу транзисторов
4.1. Машина IBM S/360 и
третье поколение ЭВМ
Слайд 39
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
Элементную базу ЭВМ
4-го поколения составляли большие интегральные схемы (БИС).
БИС является функционально
законченным устройством, содержащим тысячи транзисторов и других элементов
Слайд 40
4.1. Машина IBM S/360 и третье поколение ЭВМ
Логическим продолжением системы
360 в 70-е годы стала System/370, сохранившая аппаратную и программную
совместимость с Системой 360
Слайд 41
4.2. Расслоение рынка ЭВМ.
Супер- и мини-ЭВМ
Первая супер-ЭВМ CDC-6600
фирмы
Control Data Corporation (1963 г.)
Разрядность 64 бита, быстродействие 3 млн.
оп./с.
Цена более 10 млн. долл.
Слайд 42
Мини-ЭВМ PDP-8 фирмы Digital Equipment (1965 г.)
Разрядность 12 бит. ОЗУ
4К слова. Быстродействие 500 тыс. оп./с. Цена 20 000 долл.
4.2.
Расслоение рынка ЭВМ.
Супер- и мини-ЭВМ
Слайд 43
Мини-ЭВМ PDP-11/70 и VAX-11/780 фирмы Digital Equipment
4.2. Расслоение рынка
ЭВМ.
Супер- и мини-ЭВМ
Слайд 44
5. Вычислительная техника в СССР
Основные этапы:
зарождение (1948 - 1952
годы);
расцвет (1950-е – 1960-е годы);
подражание (1970-е – 1980-е
годы);
крах и надежды на возрождение (1990-е годы)
Слайд 45
5. Вычислительная техника в СССР
Сергей Алексеевич Лебедев (1902-1974)
Слайд 46
Первая отечественная ЭВМ МЭСМ (1951 г., Киев).
Гл. конструктор С.А. Лебедев
6000 электронных ламп, быстродействие 50 оп./с, ОЗУ 94
16-разрядных слова,
потребляемая мощность 15 кВт, занимаемая площадь - 60 кв.м
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 47
Первая полномасштабная отечественная ЭВМ БЭСМ
(1952 г., Москва, ИТМ и
ВТ).
Гл. конструктор С.А.Лебедев.
5000 ламп, быстродействие 8000 оп./с, ОЗУ 1К 39-разрядных
слов, ПЗУ 1К слов, потребляемая мощность 30 квт, занимаемая площадь 100 кв. м
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 48
Первая отечественная серийная ЭВМ «Стрела» (1953 г.).
Гл. конструктор Ю.Я. Базилевский,
зам. гл. конструктора Б.И. Рамеев
6200 ламп, 60000 полупроводниковых диодов.
Быстродействие 2000 оп./с, ОЗУ на потенциалоскопах (43-разрядные слова), потребляемая мощность 150 квт, занимаемая площадь 300 кв. м.
С 1953 до 1956 г. выпущено 7 экз.
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 49
Серийная ЭВМ общего назначения М-20 (1958 г.).
Гл. конструктор С.А.Лебедев
2600 ламп,
ОЗУ 4К 45-разрядных слов, быстродействие
20 000 оп./с, в то
время самое большое в Европе
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 50
Когда в 1965 г. в Томский университет пришла ЭВМ М-20,
в учебных корпусах не нашлось достаточно места для ее установки.
Машина была смонтирована в здании завода математических машин, где занимала половину первого этажа и подвал.
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 51
ЭВМ БЭСМ-6 (1968 г.) наиболее мощная из отечественных машин 2-го
поколения. Гл. конструктор С.А. Лебедев
60 тыс. транзисторов, 180 тыс.
диодов, быстродействие 1 млн оп./с,
ОЗУ от 32К до128К 48-разрядных слов.
Производилась до 1987 г, всего выпущено 355 экз.
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 52
Исаак Семенович Брук (1902-1974)
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 53
Экспериментальная ЭВМ М-1
(1951 г., Энергетический институт АН СССР, Москва)
750
электронных ламп,
быстродействие 15-20 оп./с.
Гл. конструктор И.С. Брук
5. Вычислительная
техника в СССР
ЭВМ М-2 и М-3, разработанные
И.С. Бруком, дали начало направлению малых и управляющих машин в СССР.
На основе М-3 в Минске и Ереване развернуто производство ЭВМ «Минск» и «Раздан»
Слайд 54
5. Вычислительная техника в СССР
Под фирменным «бруковским» индексом «М» разрабатывались
и выпускались вычислительные системы специального назначения.
Наиболее мощным был многопроцессорный
комплекс
М-13 (1984 г.) с быстродействием 48 млн. оп./с.
Гл. конструктор М.А. Карцев
Слайд 55
Башир Искандарович Рамеев (1918-1994)
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 56
Серийная ЭВМ малого класса Урал -1 (1957 г., НИИММ, г.
Пенза).
Гл. конструктор Б.И. Рамеев.
700 электронных ламп. ОЗУ на
магнитном барабане (1024 36-разрядных слова). Быстродействие 100 оп./с.
Первая ЭВМ в восточной части СССР, установлена в Томском государственном университете в 1958 г.
Всего выпущено 183 шт.
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 57
5. Вычислительная техника в СССР
Семейство полупроводниковых ЭВМ среднего класса
Урал
-11,- 14, -16 (1964-1969 годы) имело унифицированную архитектуру, быстродействие от
45 до 100 тыс. оп./с. Гл. конструктор Б.И. Рамеев
Слайд 58
Виктор Михайлович Глушков (1923-1982)
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 59
В.М. Глушков демонстрирует работу малой ЭВМ «Промiнь»
5. Вычислительная техника в
СССР
Генеральный секретарь ЦК КПСС Л.И. Брежнев и члены Политбюро осматривают
ЭВМ «Промiнь»
Слайд 60
Машина инженерных расчетов МИР-1 (1966 г., ИК АН УССР, г.
Киев)
Имела оригинальное многоступенчатое программное управление. Единственная советская машина, купленная фирмой
IBM (1967 г.). Гл. конструктор В.М.Глушков
5. Вычислительная техника в СССР
МИР-2 (1969 г.)
Машина могла выполнять аналитические выкладки
Слайд 61
5. Вычислительная техника в СССР
Полупроводниковая «Минск-32» (1968 г.) – последняя
из семейства «Минсков». Гл. конструк-тор В.В. Пржиялковский
30-35 тыс. оп./с,
ОЗУ 64К 38-разряд-ных слова. До 1975 г. выпущено 2889 экземпляров.
«Минск-1» - первая из фирменного семейства белорусских ЭВМ (1960 г.)
Гл. конструктор Г.П. Лопато
800 ламп, 2500 оп./с, ферритовая память 1К 31-битовых слов. Всего до 1964 г. выпущено 220 шт.
Слайд 62
В конце 1960-х годов советское руководство приняло принципиальное решение о
прекращении производства оригинальных отечественных ЭВМ и развертывании работ по созданию
Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) социалистических стран на базе архитектуры IBM System/360, а также Системы малых машин (СМ ЭВМ) на базе архитектуры Hewlett Packard и PDP-11.
На фото: члены Политбюро ЦК КПСС на выставке
ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ (1979 г.)
5. Вычислительная техника в СССР
Слайд 63
5. Вычислительная техника в СССР
Центральный процессор
Стойка магнитных лент
АЦПУ
Пульт управления ЕС-1036
Устройства
ЕС ЭВМ
Слайд 64
ЭВМ СМ-4
(ИНЭУМ, г. Москва, 1976 г.)
Гл. конструктор Б.Н. Наумов
5.
Вычислительная техника в СССР
ЭВМ СМ-1
Слайд 65
ЭВМ Эльбрус-2 (1985 г.).
Гл. конструктор Б.А. Бабаян
5. Вычислительная техника
в СССР
Слайд 66Брусенцов Николай Петрович
(род. 7 февраля 1925 г.)
Гл. конструктор троичной ЭВМ «Сетунь».
Кандидат
технических наук. Заслуженный научный сотрудник МГУ.
Заведующий лабораторией ЭВМ факультета вычислительной математики
и кибернетики МГУ им. М.В. Ломоносова
(точно 2004 г.)
Слайд 67
Микропроцессорная революция, грянувшая
в 1978-1980 годах, привела к застою и
убыткам в «непотопляемой» IBM и краху компаний, занимавшихся лизингом мэйнфреймов
6.1. Микропроцессорная революция
Доходы
Рис. из книги Г.Р. Громова
Слайд 68
В 1948 г. сотрудники Bell Labs Вильям Шокли (Schockley, William;
1910-1989), Джон Бардин (Bardeen, John; 1908-1991) и Вальтер Браттейн (Brattain,
Walter; 1902-1987) создали первый транзистор (снимок справа).
Нобелевская премия по физике 1956 г.
6.1. Микропроцессорная революция
Слайд 69
В 1955 г. Вильям Шокли вернулся в родной город Пало
Альто (Palo Alto) и основал фирму Shockley Labs Inc., пригласив
восемь молодых талантливых сотрудников из восточных штатов.
В 1957 г. «восьмерка предателей (Eight Traitors)» ушла от него и организовала фирму Fairchild Semiconductor.
6.1. Микропроцессорная революция
Слайд 70
Oracle
Hewlett Packard
Yahoo!
Xerox
PARC
Intel
Sun
3com
SGI
Netscape
Cisco
Apple
Adobe
IBM Research
6.1. Микропроцессорная революция
Тихий океан
Залив San Francisco
Мост Golden Gate
Впоследствии
члены восьмерки продолжали разбегаться, основывая полупроводниковые компании вдоль 50-мильного участка
шоссе 101 от Сан Хосе (San Jose) до Сан Франциско. Здесь образовалась уникальная концентрация высокотехнологичных производств и исследовательских центров, получившая название «кремниевой (силиконовой) долины».
Слайд 71
В 1958 г. Джек Килби (р. 1923) из Texas Instruments
создал первую экспериментальную интегральную схему, содержащую 5 транзисторов. В качестве
полупроводникового материала использовался германий, отдельные части схемы соединялись золотыми проводниками и скреплялись воском.
Нобелевская премия по физике 2000 г.
6.1. Микропроцессорная революция
Слайд 72
В 1959 году Роберт Нойс (Noyce, Robert; 1908-1990) разработал тонкопленочную
(планарную) технологию интегральных схем на основе кремния с алюминиевыми проводниками
6.1. Микропроцессорная революция
Рисунок из патента
Увеличенная фотография первой планарной микросхемы
Слайд 73
6.1. Микропроцессорная революция
Современная интегральная схема содержит многие тысячи структурных элементов,
размещенных на нескольких сверхтонких слоях различных материалов (металла, изолирующего окисла,
полупроводника).
Фотография с электронного микроскопа. Ширина проводящих алюминиевых полосок 0,1-0,2 микрона
Слайд 74
6.1. Микропроцессорная революция
.
Разработка чертежа большой интегральной схемы представляет собой
сложный и длительный процесс. Топология микросхемы является объектом авторского права
Слайд 75
6.1. Микропроцессорная революция
Производство интегральных схем основано на фотолитографическом процессе. На
каждый слой микросхемы составляется отдельный чертеж,
Слайд 76
6.1. Микропроцессорная революция
на основе которого готовятся фотошаблоны для формирования элементов
данного слоя
Слайд 77
6.1. Микропроцессорная революция
Процесс массового изготовления интегральных схем начинается с изготовления
кремниевых подложек. Слиток сверхчистого кремния диаметром 10-15 см распиливается на
пластины, на каждой из которых будет выращиваться несколько сот микросхем. Пластины покрываются слоем фоточувствительной эмульсии.
Слайд 78
6.1. Микропроцессорная революция
С помощью фотоуменьшителя делаются микроскопические отпечатки фотошаблонов на
покрытую эмульсией подложку. Затвердевшая в светлых местах эмульсия остается на
поверхности пластины после ее промывки, она создает маску для соответствующей стадии диффузионного процесса.
Слайд 79
6.1. Микропроцессорная революция
Основной технологический процесс происходит в диффузионной камере, куда
помещаются подложки, и куда по очереди в соответствии с технологией
подаются горячие газы и пары металлов. Воздействуя на незащищенные фотоэмульсией участки пластины, они напыляют или вытравливают рисунок отдельных слоев, постепенно наращивая структуру микросхемы. Технологический процесс содержит несколько десятков стадий и может продолжаться более месяца.
Слайд 80
Каждый из маленьких квадратиков – готовая интегральная схема. Осталось распилить
пластину на отдельные чипы и вставить их в корпуса с
контактами.
6.1. Микропроцессорная революция
Слайд 81
Первый микропроцессор Intel-4004 (1971 г.).
Разрядность 4 бита, тактовая частота
108 кГц.
Число транзисторов 2250
6.1. Микропроцессорная революция
Слайд 82
1972 год: Первый
8-битовый микро-процессор Intel 8008. Число транзисторов 2500
6.1. Микропроцессорная
революция
1974 год: 8-битовый микропроцессор Intel 8080. Число транзисторов 5000 Этот
процессор стал стандартом для первого поколения ПК
1978 год: 16-битовый микропроцессор Intel 8086-8088. Число транзисторов 29000. Применен в IBM PC. Система команд x86 стала стандартной для ПК следующих поколений на платформе Intel
Слайд 83
6.1. Микропроцессорная революция
Слайд 84
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Первый коммерческий микрокомпьютер Altair-8800
Первый коммерческий
персональный компьютер был выпущен небольшой фирмой MITS (Micro Instrumentation and
Telemetry Systems) в городе Альбукерке, основанной бывшим летчиком Эдом Робертсом (Roberts, Edward; р. 1941). Фирма производила наборы деталей для радиоуправляемых моделей и калькуляторы.
Слайд 85
Первый персональный компьютер Altair-8800 фирмы MITS (1975 г.).
Микропроцессор Intel 8008,
тактовая частота 500 кГц,
ОЗУ 256 байт, цена 439 долл.в
собранном виде и 397 долл. в виде набора деталей
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Первый коммерческий микрокомпьютер
Слайд 86
Основу архитектуры Altair-8800 составляет 100-контактная общая шина S-100, к которой
подключаются съемные модули. Эта архитектура стала впоследствии классической
6.2. Появление и
развитие персональных ЭВМ
Первый коммерческий микрокомпьютер
Слайд 87
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Первый коммерческий микрокомпьютер
Реклама компьютера Altair-8800
была опубликована на обложке январского (1975 г.) номера радиолюбительского журнала
«Popular Electronics»
Слайд 88
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Первый коммерческий микрокомпьютер
На 8 этаже
этого здания в Альбукерке располагался первый офис образованной ими компании
Microsoft
Прочитав в начале января 1975 г. журнал, два студента из Бостона Пол Аллен (Allen, Paul; р. 1954) и Билл Гейтс (Gates, William; р. 1955) предложили MITS свои услуги по разработке компилятора с языка Basic
Слайд 89
PET фирмы Commodore
TRS-80 фирмы Tandy Radio Shack
6.2. Появление и развитие
персональных ЭВМ
Первое поколение персональных ЭВМ
Первое поколение ПК (1996-1980 годы) основывалось
на
8-разрядных микропроцессорах intel-8080 или Zilog-80. Среди множества производителей выделялись канадская фирма Commodore и американская Tandy Radio Shaсk. Объем продаж измерялся десятками тысяч экземпляров
Слайд 90
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Первое поколение персональных ЭВМ
Для домашнего
применения фирма Sinclair в 1980 г. выпустила ПК Spectrum, подключаемый
к обычному телевизору и бытовому магнитофону
Слайд 91
Стив Джобс (Jobs, Steve; р. 1955) и Стив Возняк (Wozniak,
Steve; р. 1950) – основатели компании Apple Computer (1976 г.)
6.2.
Появление и развитие персональных ЭВМ
Феномен Apple
Слайд 92
Персональный компьютер Apple-1 (1976 г.)
Микропроцессор MC6502. Цена 666,66 долл.
Продано 200
экз.
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Феномен Apple
Слайд 93
Apple-2 (1977 г.)
Микропроцессор MC6502, ОЗУ 4 Кб, ПЗУ 16
Кб, цена 1300 долл.
2.9. Появление и развитие персональных ЭВМ
6.2. Появление
и развитие персональных ЭВМ
Феномен Apple
Слайд 94
Рост доходов фирмы Apple в первые годы.
В 1983 г. доходы
составили 983 млн. долларов
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Феномен Apple
млн.
$
Коммерческий директор Apple Джон Скалли (Sculley, John; р. 1939)
Слайд 95
В августе 1981 г. фирма IBM вышла на рынок персональных
компьютеров, создав 16-разрядный ПК второго поколения IBM PC.
Микропроцессор Intel 8088
4,77 МГц, ОЗУ 64 Кб, ПЗУ 40 Кб,
флоппи-диск 5”, цена 3000 долл.
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
В игру вступает IBM
Boca Raton, штат Флорида. Здесь в обстановке глубокой секретности командой из 12 инженеров IBM под руководством Филиппа (Дона) Эстриджа (Estridge, Philip D. (Don); 1937-1985) создавался первый IBM PC
Слайд 96
Первый портативный компьютер Compaq (1982 г.)
С этого компьютера началось производство
клонов IBM PC.
i8088 4.77MHz, 128KB RAM, монохромный монитор 9’’,
вес 14 кг, цена 3000 долл.
6.2. Появление и развитие персональных ЭВМ
Второе поколение ПК. Клоны IBM-совместимых ЭВМ
Доля IBM на рынке персональных компьютеров
Слайд 97
Семейство персональных компьютеров IBM PS/2 (1987 г.) разрабатывалось с целью
избавиться от конкуренции со стороны клонмейкеров
6.2. Появление и развитие персональных
ЭВМ
Второе поколение ПК. Клоны IBM-совместимых ЭВМ
Основные отличия IBM PS/2:
новая шина MCA (Micro Channel Architecture);
гибкие диски нового формата 3,5”;
новый стандарт графического монитора;
усовершенствованная технология печатных плат
Слайд 98
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Работы Дугласа Энгельбарта
Работы по изучению проблем человеко-машинного
интерфейса велись с конца 1950-х годов в SRI (Stanford Research
Institute) под руководством Дугласа Энгельбарта (Engelbart, Douglas, р. 1925). В 1964 г. там была изобретена компьютерная мышь.
Слайд 99
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Работы Дугласа Энгельбарта
Зал заседаний
в Сан-Франциско
90-минутный доклад
Энгельбарта на конференции в Сан-Франциско осенью 1968 г. вошел в
историю информатики. На нем состоялся мировой дебют мыши, интерактивной работы с текстом и телеобработки на расстоянии 65 км по СВЧ-радиолинии.
65 км
Лаборатория SRI
в Менло Парк
Слайд 100
В 1970 году корпорация Xerox организовала исследовательский центр PARC (Palo
Alto Research Centre), в котором сконцентрировала научные силы мирового класса.
Впоследствии здесь были изобретены лазерный принтер, Ethernet, растровый дисплей, графический пользовательский интерфейс, цифровая полиграфия, объектно-ориентированное программирование и др.
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Проекты фирмы Xerox
Слайд 101
Алан Кей (Kay, Alan; р. 1940) – руководитель проекта Alto
Экспериментальный компьютер Xerox Alto (1973 г.) может считаться первым персональным
компьютером
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Проекты фирмы Xerox
Слайд 102
Графический оконный интерфейс компьютера Alto отличался простотой и интуитивной понятностью.
В его тестировании принимали участие группы детей
6.3. Проблемы человеко-машинного
интерфейса
Проекты фирмы Xerox
Слайд 103
Разработанный на основе Alto серийный компьютер Star-8010 предназначался для офисов
и был очень удобным для пользователя, так как на его
экране моделировалась обстановка конторы с документами, картотечными ящиками, мусорной корзиной и т.п.
Однако его цена не опускалась ниже 16000 долларов и продажи были невелики. Постепенно весь проект создания дружественного компьютера в фирме Xerox пришел в упадок
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Проекты фирмы Xerox
Слайд 104
Компьютер Apple Lisa (1983 г.) был разработан на основе идей,
реализованных в проекте Xerox Star. ОЗУ 1 Мбайт, винчестер 5
Мбайт, цена $10000. Всего было продано 15000 экз.
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Слайд 105
Коммерческая неудача проекта Lisa не обескуражила фирму, она решила отчаянно
бороться с засильем IBM PC.
В январе 1984 г. в
перерыве трансляции Суперкубка по американскому футболу был показан видеосюжет с рекламой нового компьютера фирмы Apple.
45-секундный клип стоил 1,6 млн. долл., кроме того фирма заплатила 500 тыс. долл. за минуту эфирного времени.
Клип был показан только один раз.
В 1995 году он был объявлен лучшим рекламным роликом за 50 лет телевидения
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Слайд 106
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Сюжет ролика основан на ассоциациях
со знаменитым романом-антиутопией Джорджа Оруэлла (Orwell, George) «1984 год» и
одноименным фильмом. Роман был написан в 1948 году, он разоблачал тоталитаризм и единомыслие сталинского строя в СССР.
Бесконечная колонна одетых в серое безликих людей идет по подземному туннелю, увешанному телевизорами. Слышен звук шаркающих шагов.
Слайд 107
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Люди в сером заполняют огромный
зал. Их лица лишены выражения, они напоминают маски. За кадром
звучит голос оратора:
«…A garden of ideology where each one can bloom, secure from the pests of contradictory forces…»
«…Сад идеологии, где каждый может цвести, находясь в безопасности от чумы чуждых сил…»
Слайд 108
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Голос раздается с огромного компьютерного,
экрана, занимающего всю стену зала. На экране лицо Большого Брата
- диктатора, держащего народ в повиновении и навязывающего ему единый образ мышления:
«…We are one people...with one will. One resolve. One cause...»
«…Мы один народ, с одной волей. Одно решение. Одна причина…»
Слайд 109
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Но вот в зал врывается
бегунья. Ее яркая внешность резко контрастирует с серой толпой, на
груди эмблема фирмы Apple и рисунок клавиатуры. В руках у женщины молот на длинной рукоятке.
Слайд 110
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
За бегуньей гонится стража в
шлемах с оружием. Женщина пробегает через весь зал, раскручивает молот…
Слайд 111
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
…и в то время, когда
Большой Брат с пафосом произносит:
«…but we will bury them with
their own confusion… We Shall Prevail!» -
«… но мы похороним их к их собственному стыду. Мы победим!»,
с криком бросает молот в огромный экран монитора
Слайд 112
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Экран взрывается, люди цепенеют от
ужаса.
В кадр наползают строки рекламы, которую читает диктор.
On January
24th
Apple Computer will introduce
Macintosh.
And You’ll see why 1984
won’t be like “1984”
Для просмотра клипа запустите файл 1984.apple_ad.mov
Слайд 113
Персональный компьютер Apple Macintosh (1984 г.) был сконструирован в виде
моноблока, имел высококачественную графику, звук, сетевую карту, управлялся графической операционной
системой MacOS. При цене $2500 за первый же год было продано 250 000 экз.
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Слайд 114
Благодаря коммерческому успеху Macintosh, фирма Apple вышла в 1984 г.
на второе место по продаже ПК (1,8 млрд. долл.) после
IBM (8 млрд. долл.). На фото: штаб-квартира компании в Купертино
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Слайд 115
В 1985 году, Стив Джобс, основатель Apple Computer, неожиданно покинул
ее, создав новую компанию NeXT Inc.
В 1988 г.
был выпущен оригинальный персональный компьютер NeXT в виде черного куба со стороной в один фут. Потерпев коммерческую неудачу, в 1996 г. Джобс вместе с NeXT Inc. вернулся в Apple
6.3. Проблемы человеко-машинного интерфейса
Apple берет реванш
Слайд 116
6. Направления развития вычислительной техники
Развитие элементной базы:
уменьшение размеров элементов;
увеличение тактовой частоты.
Совершенствование архитектуры:
увеличение разрядности;
движение в сторону RISC;
усложнение архитектуры процессора;
многопроцессорные конфигурации
Направления развития процессоров
Слайд 117
6. Направления развития вычислительной техники
Эволюция микропроцессоров Intel
Слайд 118
Закон Мура (1968 г.): число элементов на чипе удваивается каждые
1,5 года
6. Направления развития вычислительной техники
Слайд 119
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Универсальным интегральным показателем отнесения
компьютера
к тому или иному сектору может служить его цена
Слайд 120
С конца 1970-х до первой половины 1990-х годов лидерство на
рынке суперкомпьютеров удерживала фирма Cray, но в конце концов она
столкнулась с большими финансовыми проблемами и была куплена Silicon Graphics Incorporated (SGI).
На фото: компьютер Cray-1 (1976 г.)
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Суперкомпьютеры
Слайд 121
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Суперкомпьютеры
Весной 1997 г. специально
построенный для этого супер – компьютер Deep Blue фирмы IBM
(высота 2 м, масса 1,4 т) со счетом 3,5:2,5 выиграл матч у чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова
Слайд 122
Рейтинг суперкомпьютеров Top-500 в 2002 г. возглавил Earth Simulator, построенный
корпорацией NEC для Института наук о земле в городе Иокогама
(Япония).
Earth Simulator состоит из 640 вычислительных модулей, каждый содержит 8 процессоров. Теоретичес-кий максимум производительности суперкомпьютера составляет 40 TFLOPS. Система имеет 10 Тбайт оперативной памяти.
Суперкомпьютер работает под управлением операционной системы Super-UX Unix, разработанной NEC.
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Суперкомпьютеры
Слайд 123
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Серверы
Производство серверов в 2002
году (тыс. шт.)
Слайд 124
Серверы масштаба предприятия
Мэйнфрейм IBM S/390 – продолжение линии
S/360-370
Сервер Superdome
фирмы Hewlett Packard
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Серверы
Слайд 125
Линия серверов IBM AS/400 (современное название iSeries) явилась итогом эволюции
мини-ЭВМ в исследовательском центре IBM в Рочестере, штат Миннесота. Впервые
объявлена в 1988 г.
В отличие от традиционных мини-ЭВМ, система AS/400 имеет революционную объектно-ориентированную архитектуру, не зависящую от конкретной системы команд процессора. В мире продано около миллиона машин этой серии
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Серверы
Слайд 126
Компания Sun Microsystems была основана в 1982 году в стенах
Стенфордского университета (SUN — Stanford University Network)
Платформа Sun SPARC
компании характеризуется большой масштабируемостью – от серверов масштаба предприятия до персональных рабочих станций
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Серверы
Слайд 127
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Персональные компьютеры
В середине 2002
года произошло эпохальное событие в области информатики – был продан
миллиардный персональный компьютер
Слайд 128
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Персональные компьютеры
Всего в 2002
г. в мире было выпущено более 123 млн. персональных компьютеров,
почти половина из них приходится на долю пяти крупнейших производителей
Слайд 129
Настольные компьютеры Apple iMac (2001), MacBook Air (2012) отличаются оригинальным
дизайном
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Персональные компьютеры
Слайд 130
Портативные компьютеры (laptop, notebook)
7. Современный рынок ЭВМ и его
секторы
Персональные компьютеры
Слайд 131
В ноябре 2002 г. корпорация Microsoft объявила о начале продаж
нового типа планшетных ПК – Tablet PC.
7. Современный рынок ЭВМ
и его секторы
Персональные компьютеры
Компьютер размером с лист писчей бумаги толщиной 4-5 см и весом около 1 кг снабжен сен- сорным экраном высокого разрешения, позволяющим вводить рукописный текст
Слайд 132
Первым на рынок карманных ПК (КПК) вышел PDA (Personal Digital
Assistant) Newton фирмы Apple (1993 г.), Но проект оказался неудачным
PDA
Palm – законодатель мод в классе КПК
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Карманные компьютеры
Коммуникатор – гибрид PDA с сотовым телефоном
Слайд 133
7. Современный рынок ЭВМ и его секторы
Карманные компьютеры
