Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Лекция №2 ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (краткий исторический экскурс в
Содержание
- 1. Лекция №2 ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (краткий исторический экскурс в
- 2. основные этапы развития ВТ можно условно привязать
- 3. 1. Ручной этап развития вычислительной техникиРучной период
- 4. Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение
- 5. Абак явился первым развитым счетным прибором в
- 6. Многовековой путь совершенствования счётов (абака) привел к
- 7. Поэтому открытие логарифмов и создание логарифмических
- 8. Чтобы устранить эти неудобства Дж. Непер в
- 9. После заполнения всех клеток решетки производится
- 10. 2. Механический этап развития вычислительной техникиРазвитие механики
- 11. С 1642 г. первая действующая модель машиныПаскаля,
- 12. Венцом этой работы стал арифмометр Лейбница, позволяющий
- 13. В 1881 г. I. Томас организовывает в
- 14. В 1843 г. Адой Лавлейс (внучка поэта
- 15. Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных
- 16. Умножение (двух 50-разрядных чисел) и деление (100-разрядное
- 17. По идее Бэбиджа управление должно осущест- вляться
- 18. В качестве основного способа вывода данных из
- 19. Машина Бэбиджа использовала десятиричную систему счисления, однако
- 20. Машина Бэббиджа и программы, выполнен- ные Адой
- 21. 3. Электромеханический этап развития вычислительной техники явился
- 22. Первый счетно-аналитический комплекс, предназначенный для
- 23. Табулятор Холлерита очень быстро получил
- 24. В Москве (СССР) в 1931г. создаётся специальный
- 25. Во-первых, он стал основоположником нового
- 26. Во-вторых, даже после прекращения использо- вания табуляторов
- 27. Параллельно с цифровой вычислительной техникой на
- 28. ЛЕКЦИЯ 3Электромеханический этап развития ВТ(продолжение)
- 29. Заключительный период (40-е годы 20 в.)
- 30. Конрад Цузе (К. Zuse) явился пионером создания
- 31. При активной поддержке военного ведомства Цузе
- 32. Однако и эта машина не имела команд
- 33. Здесь им был высказан целый ряд весьма
- 34. В этот период во многих странах
- 35. Последним же крупным проектом релейной
- 36. Основные успехи электромеханического этапа развития ВТ. Прежде
- 37. Впоследствии эти станции явились основой создания
- 38. 4. Электронный этап развития вычислительной техникиВ силу
- 39. Первой специализированной ЭВМ, предназначе- нной для дешифровки
- 40. В апреле 1943г. Военные ведомства США приступили
- 41. Она превосходила первую по быстродействию и в
- 42. К проекту ЭВМ в качестве научного консультанта
- 43. Фон Нейман выделил и детально описал пять
- 44. Принципы организации,предложенные фон Нейманом, стали общепринятыми по
- 45. Структура ЭВМ по схеме фон Неймана Управляющие
- 46. М. Уилкс (Англия, Кембриджский университет) с
- 47. Итак первая электронная ЭВМ появилось в Англии
- 48. В 1948 г. изобретён транзистор – трёхэлектродный
- 49. Так как ЭВМ представляет собой систему, состоя
- 50. В 1965 г. созданы интегральные схемы или
- 51. Процесс программирования больше напоминал искусство, которым занимался
- 52. Второе поколение начинается с ЭВМ RCA-501, созданной
- 53. Массовое производство ЭВМ позволило присту -пить
- 54. Первый микропроцессор Intel-4004 был создан в 1971
- 55. Границы перехода от одного поколения ЭВМ к
- 56. Развитие супер- ЭВМ обусловлено необходимо- стью решения
- 57. Слайд 57
- 58. Слайд 58
- 59. Поколения ЭВМ и их основные характеристикиНачало 21
- 60. Одним из важнейших факторов, определяющих в настоящее
- 61. Сферы применения ЭВМ сегодня настолько вели- ки,
- 62. ЛЕКЦИЯ 4 УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ
- 63. Устройство персональной ЭВМПо мере развития технических средств
- 64. Процессор, выполненной по интегральной технологии в виде
- 65. структурная схема микро ЭВМ
- 66. Полная структурная схема микро ЭВМ будет выглядеть
- 67. Устройство IBM PC Основные блоки:
- 68. 1.2. Блок питания, преобразующий напряжение сети ~
- 69. Скачать презентанцию
основные этапы развития ВТ можно условно привязать к следующей хронологической шкале:Ручной — с 50-го тысячелетия до н.э. (?)Механический — с середины 17-го векаЭлектромеханический — с 90-х годов 19-го векаЭлектронный —
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
Лекция №2
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
(краткий исторический экскурс
в развитие вычислительной техники)
Знание
истории развития вычислительной техники (ВТ)
составной элемент компьютерной культуры
Слайд 2основные этапы развития ВТ
можно условно привязать к следующей хронологической
шкале:
Ручной — с 50-го тысячелетия до н.э. (?)
Механический —
с середины 17-го векаЭлектромеханический — с 90-х годов 19-го века
Электронный — с 40-х годов 20-го века
****
При этом следует иметь в виду, что
хорошо зарекомендовавшие себя средства
всех четырех этапов, развития ВТ используются
человечеством и в настоящее время для
автоматизации различного рода вычислений.
Слайд 31. Ручной этап развития
вычислительной техники
Ручной период автоматизации вычислений
начался
на заре человеческой цивилизации
и базировался на использовании частей тела,
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.
Слайд 4Фиксация результатов счета
производилась различными способами:
нанесение насечек, счетные палочки,
узелки и др.,
группировки и перекладывания предметов.
За несколько веков затем
сформировался счет на абаке — наиболее развитом счетном приборе древности, сохранившимся до наших дней в виде различного типа счётов. 
Слайд 5Абак явился первым развитым
счетным прибором
в истории человечества, основным
отличием которого от предыдущих способов вычислений было
выполнение вычислений по
разрядам. Таким образом -использование счётов уже предполагает наличие некоторой позиционной системы счисления,
например, десятичной, троичной, пятеричной
Слайд 6Многовековой путь совершенствования счётов (абака)
привел к созданию счётного прибора
законченной классической формы, использу- емого вплоть до эпохи расцвета клавишных
настольных ЭВМ (т.е. до наших дней).Хорошо приспособленные к выполнению операций сложения и вычитания, счёты оказались недостаточно эффективным прибором для выполнения операций
умножения и деления.
Слайд 7 Поэтому открытие логарифмов и создание логарифмических таблиц,
позволивших заменять умножение
и деление соответственно сложением и вычитанием, явилось следующим крупным шагом в
развитии вычислительных систем ручного этапа.В этот период появляется целый ряд модификаций логарифмических таблиц.
Однако в практической работе использова -ние логарифмических таблиц имеет ряд неудобств.
Слайд 8Чтобы устранить эти неудобства Дж. Непер в качестве альтернативного метода
предложил специальные счётные палочки
(названные впоследствии палочками Непера),
позволявшие производить
операции умножения и деления
непосредственно над исходными числами. В основу метода Непер положил способ
умножения решеткой
(решётка это специальная таблица, в которую специальным образом
записываются перемножаемые числа).
Слайд 9 После заполнения всех клеток решетки производится суммирование по наклонным
полоскам решетки а в нижнем ряду получается результат.
В настоящее время
на физ.-мат. факультетах изучают дисциплину - палочковое исчисление, используя её методы в при разработке вычислительных алгоритмов.
Слайд 102. Механический этап развития вычислительной техники
Развитие механики в 17 веке
стало предпо-сылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип
вычислений с помощью элемен- тов, обеспечивающих автоматический перенос старшего разряда.Первая механическая машина была описана в 1623 г. В. Шиккардом.
Затем Б. Паскаль предложил более совер-шенную машину, в которой использовалась новая схема переноса старших разрядов.
Слайд 11С 1642 г. первая действующая модель машины
Паскаля, а затем серия
из 50 машин способствова- ли широкой известности изобретения и формиро-
ванию общественного мнения о возможностиавтоматизации умственного труда. До нашего времени дошло только 8 машин Паскаля, из которых одна является 10-разрядной. Именно машина Паскаля положила начало механического этапа развития ВТ.
В 17—18 веках предлагался целый ряд различно -го типа суммирующих устройств и арифмометров,
пока в 19 в. растущий объем вычислительных работ не определил устойчивого спроса на меха-
нические счетные устройства и не способствовал
их производству на коммерческой основе.
Слайд 12Венцом этой работы стал арифмометр
Лейбница, позволяющий использовать 8-
разрядное
множимое и 9-разрядный множительс получением 16-разрядного произведения.
По сравнению с
машиной Паскаля это прин-ципиально новое вычислительное устрой -ство, существенно ускоряющее выполнение операций умножения и деления.
В 17—18 в.в. был предложен целый ряд вычисли- тельных инструментов по образцу Паскаля и Лейбница (с той или иной степенью модернизации), на основе палочек Непера, либо оригинальные разработки.
Слайд 13В 1881 г. I. Томас организовывает в Париже
серийное производство
арифмометров, который использовался даже при расчетах, связанных с подготовкой плана
ГОЭЛРО в 1920 г. Арифмометр многократно усоверше- нствовался и использовался для различных вычислительных процессов вплоть до 60-х годов 20 века.В 30-е годы 19 в. англичанин Бэбидж предложил аналитическую машину, исполь -зующую принцип программного управления, явившуюся предшественницей современных ЭВМ.
Слайд 14В 1843 г. Адой Лавлейс (внучка поэта Байрона) для машины
Бэбиджа была написана первая в мире достаточно сложная программа вычисления
чисел Бернулли.Проект аналитической машины не был реализован,
но получил весьма широкую известность и заслу- жил высокую оценку целого ряда ученых, в первую очередь математиков.
Аналитическая машина предназначалась для вычисления любого алгоритма (в нашей терминоло -гии) и была задумана чисто механической.
К тому времени (1831 г.) появившиеся электро- механические реле были ещё недостаточно надежными.
Слайд 15Аналитическая машина состояла из следующих
четырех основных частей:
1. блок хранения
исходных, промежуточных данных и результатов вычислений. Он состоял из набора
зубчатых колес, идентифицирующих цифры подобно арифмометру. Колеса объединялись в ре- гистры для хранения многоразрядных десятичных чисел. Этот блок Бэбидж называл складом (в совре- менной терминологии это оперативная память);2. блок обработки чисел из склада, названный мельницей (в современной терминологии это арифметическое устройство (АУ). Быстродействие данного блока Бэбидж оценивал так:
сложение / вычитание — 1 с;
Слайд 16Умножение (двух 50-разрядных чисел) и деление
(100-разрядное число на 50-разрядное)
— 1 мин;
3. Блок управления последовательностью вычислений (в современной терминологии
это устройство управления (УУ).4. Блок ввода исходных данных и печати результатов (в современной терминологии это устройство ввода / вывода (УВВ).
Для устройства управления Ч. Бэбидж предложил механизм, использующий специальные управляющие перфокарты.
Слайд 17По идее Бэбиджа управление должно осущест- вляться парой жакардовских механизмов
с набором перфокарт в каждом. Один механизм с картами операций
должен быть соединен с АУ и настраивать его на выполнение арифметических операций согласно кодам перфокарт.Второй должен был управлять переносом чисел из ОП в АУ и обратно. Более того УУ было снабжено устройствами, обеспечивающими обратный ход механизмов, необходимый для организации условной передачи управления (условного перехода в вычислениях). Следовате- льно, с помощью карт Жаккарда — прообраза со-временных перфокарт предполагалось реализо- вать автоматическое управление процессом механических вычислений в машине Бэбиджа.
Слайд 18В качестве основного способа вывода данных из аналитической машины планировалось
использо -вание перфокарт. Наряду с этим машина должна была обеспечивать
вывод промежуточных и конеч- ных результатов на бумажный носитель. В качестве еще одного устройства планировалось использова- ние графопостроителя, обеспечивающего вывод графиков - кривых по результатам вычислений. Бэбидж планировал создание устройств для вывода результатов на металлические пластинки, а для хранения информации — специальныхметаллических дисков, вращающихся на оси; оба типа носителей можно рассматривать как первые прототипы современных магнитных карт и дисков.
Слайд 19Машина Бэбиджа использовала десятиричную
систему счисления, однако он рассматривал и
другие системы с основаниями 2, 5 и 100.
Но возрастание
габаритов машины заставило отказаться от двоичной системы счисления.Большой объём работ по созданию прог -рамм для машины Бэббиджа выполнила Ады Лавлейс. Эта работа была высоко оценена уже в 20 столетии -её имя было присвоено очень мощному языку встроен- ных управляющих систем. Язык АДА, используется Пентагоном (США) в военных системах, космонавтике и т.п.
Слайд 20Машина Бэббиджа и программы, выполнен- ные Адой Лавлейс не были
реализованы массово.
История науки и техники знает немало подобных примеров,
но проекты аналити -ческой машины Бэббиджа совместно с Адой Лавлейс оставили заметный след в истории развития ВТ.Многие функциональные узлы совре -менных ЭВМ и многие термины программирования сохранили своё название и до настоящего времени.
Слайд 213. Электромеханический этап развития
вычислительной техники
явился наименее продолжительным
и охватывает
всего около 60 лет от первого табулятора Г.
Хол- лерита (1887 г.) до первой ЭВМ ENIAC (1945 г.).Предпосылками создания проектов данного этапа
явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление, пла-
нирование и др.), так и развитие прикладной электро -техники (электропривод и электромеханические реле), позволившие создавать электромеханиче-ские вычислительные устройства, обладающие более высокой производительностью и более широкой сферой применения, чем предыдущие этапы.
Слайд 22 Первый счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на
перфокарточных носителях был создан в США Г. Холлеритом в 1887
г. и состоял из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора.Используя идеи Жаккарда и Бэбиджа, Г. Холлерит в качестве информационного носителя использовал перфокарты (хотя им рассматривался и перфолен-точный вариант); все остальные компоненты ком- плекса были выполнены на основе простейших электромеханических реле.
Первое испытание комплекса было произведено в 1887 г. в Балтиморе (США) при составлении таблиц смертности населения, а заключительные в 1889 г. на примере обработки итогов переписи населения .
Слайд 23 Табулятор Холлерита очень быстро получил международное признание, используясь
для переписей населения в США и Австро-Венгрии (1890), Канаде (1891
г.) и России (1897 г.).В 1897 г. Холлерит организовал фирму
Tabulating Machine Company по производству
табуляторов и сопутствующего им оборудования,
которая в1921 г. объединившись с тремя другими фирмами, получает название IBM (International Business Machines Corporation), ныне широко известная как одна из лидеров среди компьютерных корпораций мира.
Слайд 24В Москве (СССР) в 1931г. создаётся специальный завод счетно-аналитических машин
(САМ) и реко- нструируется завод счётных машин, выпускающих арифмометры Феликс.
В экономических вузах вводят курс "Механизация учёта", издаётся журнал под аналогичным назва-нием, а в Московском учётно-статистическом институте создается факультет, готовящий специалистов по механизированному учёту.
Значение работ Г. Холлерита для развития ВТ определяется двумя основными факторами.
Слайд 25 Во-первых, он стал основоположником нового направления в ВТ
— счетно-перфорационного (счетно-аналитического), состоящего в примене- нии табуляторов и сопутствующего
им оборудова- ния для выполнения широкого круга экономических и научно-технических расчетов. На основе этой ВТ были созданы машинно-счетные станции для меха- низированной обработки экономической инфор- мации, послужившие прообразом современных вычислительных центров (ВЦ).В 20—30-е годы 19 века применение счетно-перфорационной техники становится определяю- щим фактором развития ВТ; только появление ЭВМ ограничило её применение.
Слайд 26Во-вторых, даже после прекращения использо- вания табуляторов основным носителем информа-
ции (ввод/вывод) для ЭВМ длительное время остаётся перфокарта.
Даже в наше время использование большого числа разнообразных устройств ввода/вывода информации не отменило полностью использова- ния перфокарточной технологии на больших и супер-ЭВМ. ****
Все устройства представлены полностью в музее истории вычислительной техники (Москва, пл. Лубянка, Политехнический музей).
Слайд 27 Параллельно с цифровой вычислительной техникой на этом этапе развивается
и аналоговая вычислительная техника, позволяющая механичес- ким (планиметры для интегрирования,
астроля -бия для астрономических измерений, интеграто- ры для составления баллистических таблиц управ- ления артиллерийским огнем и т.п. ) или электри- ческим путём (электроинтеграторов для иссле- дования дифф. уравнений в частных производных, аналоговые вычислительные машины для исследо- вания переходных процессов в сложных электрич. цепях, расчетный стол для исследования компле- ксов энергетических систем методами физического моделирования и т.п.) производить сложные вычисления за относительно малое время.
Слайд 29 Заключительный период (40-е годы 20 в.) элек- тромеханическою этапа
развития ВТ характери- зуется созданием целого ряда сложных релейных и
релейномеханических систем с программным уп-равлением, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способных выполнять слож -ные научно-технические вычисления в автомати -ческом режиме со скоростями, на порядок превы- шающими скорость работы арифмометров с элек-троприводом. Наиболее крупные проекты данного периода были выполнены в Германии (К. Цузе) и США (Д. Атанасоп, Г. Айкен и Д. Стиблиц).Данные проекты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.
Слайд 30Конрад Цузе (К. Zuse) явился пионером создания универсальном вычислительной машины
с прог -раммным управлением и хранением информации в запоминающем устройстве
(ЗУ). Однако его первая модель Z-1 (положившая нача- ло серии Z-машин) идейно уступала конструкции Бэбиджа — в ней не предусматривалась условная передача управления. Машина Z-1 бы- ла механической, имела память на механическом ЗУ ёмкостью на 16 чисел (по 24 бита) и управля - лась программой на перфоленте; работа произ- водилась в двоичной системе счисления, а коман- ды были трех- адресными, т.е. содержали код операции и адреса трех ячеек памяти (где записывались два исходных числа и результат).
Слайд 31 При активной поддержке военного ведомства Цузе в 1939—1941 гг.
создаёт Z-3, явившуюся первой программно-управляемой универсальной вычисли- тельной машиной.
Машина Z-3 выполняла 9 арифметических одно- адресных действий: сложение, вычитание, деление, извлечение квадратного корня, деление на 1/2, 2, 10, 1/10 и 1 (схемная реализация); программа размеща- лась на 8-канальной перфоленте (кинолента). Машина работала в двоичной системе счисления с плавающей точкой, время выполнения сложения и умножения составляло соответственно 0,3 и 4...5 с, использовался клавишный ввод данных и вывод результатов на световое табло. Сама машина была чисто релейной, и содержала 2600 реле. 
Слайд 32Однако и эта машина не имела команд условного перехода, что
не позволяло ей решать сложные задачи с ветвящимися алгоритмами. Цузе
до конца второй мировой войны интенсивно работал в следующих основных направлениях:Первое завершает работу над моделью Z-4, которая успешно эксплуатировалась до 1955 г.
Второе направление работ связано с созданием специальной ВТ для технологических задач, связан- ных с производством оружия и ракет Фау-1; эти рабо- ты можно рассматривать как пионерские в области создания АСУТП.
Третье направление связано с исследованиями по вопросам программирования и архитектуры ВТ.
Слайд 33Здесь им был высказан целый ряд весьма прогрес- сивных для
своего времени идей, включая ленточ- ные вычислительные структуры, структуру команд
ЭВМ, параллельное программирование.Четвертое направление было связано с примене- нием электроники в ВТ, но по ряду причин (слабая элементная база) не получило существенного развития.
Основные работы Цузе развивались в тех же нап -равлениях, что и в США, но в более скромных мас- штабах, его работы стали известны только в 1947 г. и оказали определенное влияние на весь после- дующий ход развития ВТ и оставили в ее истории свой след.
Слайд 34 В этот период во многих странах создают релейно-механические машины
с применением ламповой электроники: Bell-б (США), BARK (Швеция), ARK (Англия),
APRA (Нидерланды), РВМ-1 (СССР), а также серия однотипных машин фирмы IBM, объединенных названием "Релейная вычисли- тельная машина со штеккерным управлением", и модель SSEC {Selective Sequence Electronic Calculator). Модель SSEC, построенная в 1948 г. на электромеханических реле и электронных лампах, имела перед ЭВМ ENIAC преимущество по объему памяти при решении ряда задач и эксплуатирова -лась в коммерческих целях до 1952 г., пока ее не сменила ЭВМ IBM-701.
Слайд 35 Последним же крупным проектом релейной ВТ 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 г. Создание модели РВМ-1 хоть и было весьма запоздалым, но венцом развития релейной ВТ; РВМ-1 на целом ряде задач того времени была вполне конкурентоспособна с уже появившимися ЭВМ, весьма надежна и ее быстродействие было на уровне первых малых ЭВМ: например, MARK-2 выполняла операцию умножения за 700 мкс, а
РВМ-1 — за 50 мс.
Слайд 36Основные успехи электромеханического этапа развития ВТ.
Прежде всего существенно возросли
производите- льность и надежность ВТ, на что повлияла более быстрая
элементная база и сокращение ручного труда по вводу / выводу данных.Во-вторых, на данном этапе развития ВТ происхо- дит индустриализация обработки информации. Особенно это было заметно по концентрации вычис- лительных мощностей в СССР, начиная с создания в 30-х годах машинно-счетных станций, которые к 1936 г. превратились в крупнейшие в мире предпри- ятия механизированного учета (даже при условии большей насыщенности вычислительными средствами США).
Слайд 37 Впоследствии эти станции явились основой создания современных вычислительных центров
(ВЦ) , оборудованных ЭВМ различных типов и классов. Наконец на
электромеханическом этапе была реализована идея Бэбиджа создания универсальной вычислительной машины с программным управлением, по сложности соизме- римая с наиболее сложными техническими систе- мами того времени. Многие наработки данного этапа легли в основу развития современного этапа развития ВТ — электронного.Электронные элементы обладали большим превосходством в быстродействии, что, в конечном счете, и определило переход от релейной к электронной технологии.
Слайд 384. Электронный этап развития вычислительной техники
В силу физико-технической природы релейная
ВТ не позволяла существенно повысить скорость вычислений; для этого потребовался
переход на электронные безинерционные элементы высокого быстродействия.К началу 40-х гг. 20 в. электроника уже распола- гала необходимым набором таких элементов.
С изобретением М. Бонч-Бруевичем в 1913 г. триггера - электронного реле с двумя устойчивы- ми состояниями, выполненного на трёхэлектрод- ных лампах –триодах (лампа изобретена в 1906 г.) начал зарождаться электронный этап развития ВТ.
Слайд 39Первой специализированной ЭВМ, предназначе- нной для дешифровки можно считать английскую
машину Colossus, созданную в 1943 г. при участии А. Тьюринга.
Машина содержала около 2000 элек- тронных ламп и обладала достаточно высоким быс- тродействием, но она была узко специализирован- ной, поэтому первой ЭВМ принято считать Numerical Integrator and Compute , созданную в США в конце 1945 г. Первоначально предназначе- нная для решения задач баллистики, машина ока -залась универсальной, способной решать различ- ные задачи. Главным консультантом проект являлся Д. Моучли, а главным конструктором -Д. Эккерт. Позднее суд Америки опротестовал их первенство в пользу Дж. Атанасова.
Слайд 40В апреле 1943г. Военные ведомства США приступили к проекту нового
компьютера ENIAC (Electronic Discrete Automatic Variable Computer), который был совершеннее
первого, проект был полностью завершён в декабре 1945 г.; в качестве испытательной задачи выбрана задача оценки принципиальной возможности создания водородной бомбы. Машина успешно выдержала испытания, обработав 1 млн. перфокарт фирмы IBM с исходными данными.По сравнению с уже существующей автоматичес- кой релейно-механической машиной MARK-1 машина ENIAC была по размерам больше чем в 2 раза (высота 6 м, ширина 4 м, длина 30 м; вес 30 т);
Слайд 41Она превосходила первую по быстродействию и в 1000 раз. Машина
содержала 18000 электронных ламп 16- ти различных типов, 1500 реле,
70000 резисторов, 10000 конденсаторов, потребляемая мощность 140 кВт. Более совершенной была EDVAC. Полностью завершенная в 1952 г., ЭВМ содержала более 3500 ламп 19 различных типов и около 27 000 других электронных элементов; операции сложения и умножения выполнялись за 1 и 2 мкс . В последующем EDVAC использовалась для решения задач военного характера. И хотя работа над проектом EDVAC не закончилась созданием первой универсальной ЭВМ с хранимой в памяти программой, она оказала огромное влияние на весь последующий ход развития ВТ.
Слайд 42К проекту ЭВМ в качестве научного консультанта был привлечён Джон
фон Нейман к тому времени уже имевший большой авторитет в
научном мире как математик, участвовавший в проектах разработки атомной и водородной бомб.Творчески переработав и обобщив материалы по разработке проекта Фон Нейман в июне 1945 г. готовит итоговый 101-страничный научный отчет "Предварительный доклад о машине EDVAC ‘’. Отчет содержал описание машины и ее логических возможностей. Более того, фон Нейман на основе анализа проектных решений, а также идей Цузе и
А. Тьюринга (известна машина Тьюринга) впервые представил логическую организацию компьютера безотносительно от его элементной базы, что позволило заложить основы проектирования ЭВМ.
Слайд 43Фон Нейман выделил и детально описал пять базовых компонентов универсального
компьютера и принцип его функционирования (архитектура фон Неймана):
1. арифметико-логическое устройство
(АЛУ),2. устройство управления (УУ), ответственное за
функционирование всех основных компонент компьютера,
3. запоминающее устройство (ОП) ,
4. система ввода и
5. система вывода информации (ВУ).
Была обоснована необходимость использования двоичной системе счисления, электронной техно -логии и определён порядок выполнения операций.
Слайд 44Принципы организации,предложенные фон Нейманом, стали общепринятыми по двум причинам:
1.
ведущие разработчики ВТ того времени уже использовали их в той
или иной мере.авторитет автора придал им академичность.
Сам же вопрос приоритета этих принципов долго служил причиной тяжбы между рядом известных разработчиков ВТ того времени.
Рассмотрим подробнее структуру ЭВМ по схеме фон Неймана
Слайд 45Структура ЭВМ по схеме фон Неймана
Управляющие связи , т.е.
команды и ответы
( сигналы ) об исполнении или не
исполнении Информационные связи т.е. данные, промежуточные и окончательные результаты .
АЛУ
ОП
ВУ
УУ
Слайд 46 М. Уилкс (Англия, Кембриджский университет) с группой разработчиков ознакомившись
с идеями Дж. фон Неймана смог на два года раньше
(в 1949 г.) завершить разработку первой в мире ЭВМ с хранимыми в памяти программами. Его компьютер EDSAC {Electronic Delay Storage nаnе Calculator) работал в двоичной системе счисле -ния, выполнял адресные команды в количестве 18 и оперировал как с короткими, так и с длин -ными словами. Быстродействие компьютера характеризуют простые команды, выполнявши -еся за 1,5 мс.Ряд операций обеспечивался выполнением специальных подпрограмм прообраза совреме- нного микропрогмирования;
Слайд 47Итак первая электронная ЭВМ появилось в Англии в и США
в 1949 г. В СССР в 1951 г. созданы
ЭВМ БЭСМ – 1, а в 1953 г. – ( Стрела ).Так положено начало развитию электронной вычислительной техники в мире .
Еще одно существенное новшество состояло в том, что машина EDSAC была снабжена детальным учеб-ником по программированию, т.о. положено начало документированию разработок ВТ.
Компьютер EDSAС положил начало новому этапу развития ВТ, названному позднее первым поколением универсальных ЭВМ.
Слайд 48В 1948 г. изобретён транзистор – трёхэлектродный управляемый полупроводниковый прибор
– достаточно малый по сравнению с электронной лампой. Размеры ЭВМ
уменьшились до нескольких шкафов , величиной с холодильник.На протяжении более 40 лет развития ВТ появи -лось, сменяя друг друга, несколько поколений ЭВМ.
Появление новых поколений мотивировалось расширением сферы и развитием методов применения ЭВМ, требовавших более производительной, дешевой и надежной ВТ, а также созданием новых электронных технологий.
Слайд 49Так как ЭВМ представляет собой систему, состоя -щую из технических
и программных средств, то под поколением естественно понимать модели ЭВМ,
характеризуемые одинаковыми технологическими и программными решениями (элементная база, логическая архитектура, программное обеспечение).На первых порах данного этапа использовалось программирование в кодах ЭВМ (машинный код), затем появились автоассемблеры, в определенной мере автоматизирующие процесс программирова- ния задач. Как правило, ЭВМ первого поколения были выполнены на электронных лампах, имели большие размеры и энергоёмкость, Они использо- вались для научно-технических расчетов.
Слайд 50В 1965 г. созданы интегральные схемы или микросхемы, которые позволяли
делать в 10, а затем в 100 раз меньше блоки
ЭВМ. В 1968 г. выпущен в США первый микро-компьютер. По мере развития технических средств ЭВМ изменили соде -ржание и структуру отдельных блоков, кроме того для расширения вычислительных и других возмож- ностей ЭВМ были сильно развиты внешние или периферийные устройства. В современных ЭВМ арифметическое устройство и блок управления объединены и названы процессор.Процессор, выполненной по интегральной технологии в виде одного кристалла (БИС) называется микропроцессором.
Слайд 51Процесс программирования больше напоминал искусство, которым занимался узкий круг матема-
тиков, инженеров-электриков и физиков.
В 1954 академик А.А. Ляпунов создал
первую в мире программирующую программу ПП-1, явля- ющуюся прообразом современного транслятора.В 1956 г. в США создан первый алгоритмический язык FORTRAN, что означало:
FOR - от FORMULA - формула.
TRAN - от TRANSLAITER-транслятор – переводчик, в котором были использованы идеи академика
А.А. Ляпунова.
Слайд 52Второе поколение начинается с ЭВМ RCA-501, созданной в 1959 г.
в США на полупроводниковой элементной базе. Следует отметить, что еще
в 1955 г. в США была создана бортовая транзисторная ЭВМ для межконтинентальной баллистической ракеты ATLAS.Полупроводниковая технология позволила резко повысить надёжность ЭВМ, снизить ее габариты и потребляемую мощность, а также значительно повысить производительность. Это позволило создавать ЭВМ с большими логическими возмо- жностями, что способствовало распространению сферы применения ЭВМ на решение задач инженер- но-экономических, управления производственными процессами, летательными аппаратами.
Слайд 53 Массовое производство ЭВМ позволило присту -пить к созданию автоматизированных
систем управления предприятиями (АСУ), целыми отрасля- ми производства и технологическими
процессами (АСУТП).Однако данный этап развития обеспечивался не только собственно развитием ЭВМ, большую роль здесь играло и развитие сопутствующего оборудова- ния – периферийных устройств (средств ввода / вывода, внешняя память и др.). При этом от поколения к поколению создавалось всё больше технических и программных средств, облегчающих использование ЭВМ, что значительно расширяло круг пользователей.
Слайд 54Первый микропроцессор Intel-4004 был создан в 1971 г. и содержал
2250 элементов, а первый универсальный микропроцессор Intel-8080, явив- шийся стандартом
микрокомпьютерной технологии и созданный в 1974 г., содержал уже 4500 элемен- тов и послужил основой для создания первых ПК. В 1979 г. выпускается один из самых мощных и универсальных 16-битный микропроцессор Motorolla-68000 с 70 тыс. элементами, а в 1981 г. — первый 32-битный микропроцессор Hewlett Packard с 450 тыс. элементами. Выпускались и другие микропроцессоры, но названные были лидерами своего времени. Применение в ЭВМ БИС характерно для третьего этапа развития.
Слайд 55Границы перехода от одного поколения ЭВМ к другому становятся все
более размытыми. Так, БИС-технология и микропроцессоры, считающиеся наряду с СБИС-технологией
одной из основных характеристик 4-го поколения, применялись и на завершающей стадии 2-го и 3-го поколений. Сказанное относится и к истории создания супер- ЭВМ в значительной мере определяющих лицо 4-го поколения. ЭВМ этого класса характеризуются как высокой производительностью (не менее 20 млн. операций в секунду), так и не традиционной архитектурой, отличной от архитектуры Фон Неймана. Новая архитектура будет предметом отдельной лекции.
Слайд 56Развитие супер- ЭВМ обусловлено необходимо- стью решения сложных задач, требующих
большого времени и не поддающихся обработке вычислительными машинами других классов.
К таким задачам относятся многие задачи ядерной физики, космологии и астрономии, моделирования сложных систем, статистики, метео и др.
Модель Amdahl 470V16, созданную в 1975 г. можно считать открывающей собственно класс супер-ЭВМ.
Ниже приведена таблица наиболее характерных ЭВМ всех поколений.
Слайд 59Поколения ЭВМ и их основные характеристики
Начало 21 столетия можно считать
и началом пятого поколения ЭВМ.
Новейшие достижения науки и техники позволили
создать мини и даже микро-ЭВМ (карманные, ноутбуки и др.) с более высокими параметрами чем большие машины четвёртого поколения.
Процесс совершенствования современных ЭВМ идёт в нескольких направлениях: супер-компью- теры, персональные ЭВМ, рабочие станции, мини - и микрокомпьютеры и имеет очень высокий темп.
Благодаря открытой архитектуре совершенствуются все компоненты: процессор, ОП, ВП, ВУ, УВВ, сети.
Слайд 60Одним из важнейших факторов, определяющих в настоящее время уровень развития
современного общества и его интеллектуальные возможности, является оснащенность средствами вычислите
-льной техники. Обилие информации, поступающей от различных сфер деятельности людей в распоря- жение общества, должно быть соответствующим образом принято, переработано к виду удобному и доступному каждому пользователю; информация должна длительно храниться, передаваться на большие расстояния и при этом не портиться. Словом с информацией надо работать, чтобы она давала максимальную отдачу, приносила ее владельцу и пользователям максимальную выгоду.
Слайд 61Сферы применения ЭВМ сегодня настолько вели- ки, что трудно указать
такую область, где нельзя их эффективно применить.
В настоящее время
овладение вычислительной техникой становится таким же ключевым элементом нашей культуры, каким в своё время явилось возникновение языка, письменности, математики. Поэтому понимание принципов работы компью- терной техники, умение осознанно использовать её колоссальные возможности в своей области знаний следует рассматривать сегодня как неотъемлемую принадлежность образованного человека, а инженера тем более.
Слайд 63Устройство персональной ЭВМ
По мере развития технических средств ЭВМ изменили содержание
и структуру отдельных бло- ков. Кроме того для расширения вычислительных
и других возможностей ЭВМ были сильно развиты внешние или периферийные устройства. В современных ЭВМ арифметическое устройство и блок управления объединены и названы процессор.Основные функции процессора:
1. Управление процессом вычисления.
2. Выполнение операций над данными.
3. Хранение некоторых переменных, участвующих в процессе вычисления.
Слайд 64Процессор, выполненной по интегральной технологии в виде одного кристалла (БИС)
называется микропроцессором. Возможно исполь- зование нескольких БИС в одном микропроцессо-
ре в зависимости от потребностей конкретного устройства. ЭВМ с одним МП называются одно –кристальные микро ЭВМ благодаря миниатюриза- ции её основных компонент, выполненных на современной микроэлектронной элементной базе. Связь между компонентами осуществляется через общую магистраль. Учитывая, что в настоящее время используют только СБИС, в описаниях часто употребляют термин процессор вместо- микропроцессор. Тогда структурную схему микро -ЭВМ можно упрощенно представить так
Слайд 66Полная структурная схема микро ЭВМ будет выглядеть сложнее и рассмотрена
на отдельной лекции но все её компоненты соответствуют названным здесь.
Такой принцип построения ЭВМ был предложен на фирме IBM США под названием принцип открытой архитектуры и явился революционным по сравне-нию со схемой Фон Неймана. Этот принцип позво-ляет неограниченно совершенствовать и разви -вать не зависимо от любой из компонентов общую
компановку ЭВМ. Это привлекло к активной деяте- льности по созданию различных внешних устройств и компонентов ЭВМ много других фирм и обеспечило победу фирме IBM в мировой гонке за обладание рынком сбыта компьютеров.
Слайд 67 Устройство IBM PC
Основные блоки:
1.системный блок,
2.клавиатура,
3.
монитор (дисплей).В системном блоке расположены все основные элементы компьютера:
1.1. Электронные схемы, управляющие работой компьютера (процессор, оперативная память (ОП), контроллеры устройств, подключаемых к общей шине, контроллеры внешних устройств).
Слайд 681.2. Блок питания, преобразующий напряжение сети ~ 220В в уровни
напряжения и род тока, необходимые для работы соответствующих устройств.
1.3. Накопитель (или дисковод) для гибких магнитных (флоппи) дисков (ГМД) или диск А.1.4. Накопитель на жёстком магнитном диске (винчестер) или диск С.
1.5. Накопитель на жёстком диске типа CD-R (RW), DVD или диск D.
1.6. Видеокарта.
1.7. Звуковая карта
1.8. Другие устройства, обеспечивающие работу ПК.
