История развития ЭВМ

Автор: учитель информатикиКлимова Виктория Николаевна

Муниципальное общеобразовательное учреждение«Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа»

г. Константиновска

Содержание

1. Домеханический этап

2. Механический этап

7. Источники информации

3. Электромеханический этап4. Электронный этап

5. Суперкомпьютеры

6. Перспективы развития компьютерной техники

Счет на пальцах

Узелковый счет

Кипу и бирки

Счет на абаке

Логарифмы

Палочки Непера

Логарифмическая линейка

Пальцевый счет уходит корнями в глубокую

древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов. Известные

средневековые математики рекомендовали в качестве

вспомогательного средства именно пальцевый счет, допускающий довольно

эффективные приемы счета.

У многих народов пальцы рук остаются

инструментом счета и на более высоких ступенях развития. К числу этих

народов принадлежали и греки, сохраняющие счет

на пальцах в качестве практического средства довольно долгое время.

Чтобы сделать процесс счета более удобным,

первобытный человек начал использовать вместо

пальцев другие приспособления. Фиксация

результатов счета производилась различными

способами. Например, у народов доколумбовой

Америки был весьма развит узелковый счет.

Более того, система узелков выполняла

также роль своего рода хроник и летописей,

имея достаточно сложную структуру.

Однако использование ее требовало хорошей

тренировки памяти.

Кипу – узелки для запоминания численной информации у индейцев-инков.

Бирки – долговые расписки у многих народов. Просуществовали до XVII века

Абак – вершина домеханического этапа. Появился впервые около 3000 лет назад.

Вычисления на нем производились путем перемещения костей и камешков в продольных

углублениях, а сами доски начали изготавливать из бронзы, камня, слоновой кости и пр. В Греции

абак существовал еще в V веке до н.э.

Древне-греческий абак

Абак явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов

вычислений было выполнение вычислений по разрядам.

Римский абак

Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался

недостаточно эффективным прибором для выполнения операций умножения и деления.

Японские счеты «серобян» Китайские счеты «суан-пан»

В древней Руси при счете применялось устройство похожее на абак, и называлось оно «русский щот». В XVII веке этот прибор уже имел вид привычных

русских счетов, которые можно встретить и в наши дни.

«Русский щот»

Современные счеты

Введенные в 1614 г. Джоном Непером логарифмы

способствовали появлению целого ряда логарифмических

таблиц.

Джон Непер

Палочки Непера - первое устройство

позволявшим производить

операции умножения и деления

непосредственно над исходными числами.

В основу данного метода Непер

положил способ умножения решеткой.

Логарифмы послужили основой создания логарифмической линейки, более 360 лет служащей

инженерно-техническим работникам всего мира.

Устройство Леонардо да Винчи

Машина Шиккарда

Машина Блеза Паскаля

Машина Лейбница

Ткацкий станок Жаккарда

Арифмометр Чебышева

Аналитическая машина Беббиджа

Табулятор Холлерита

Современная реконструкция

суммирующей машины Леонардо да Винчи.

Сделана фирмой IBM в рекламных целях.

Экспонируется в музее IBM. Используется в

образовательных целях. Реконструированная

модель умеет производить сложение и

вычитание.

Вильгельм Шиккард

Калькулятор Вильгельма Шиккарда производил все

четыре действия арифметики.

Блез Паскаль

Считается, что первую механическую машину изобрел в

1646г. 18-летний французский математик и физик Блез Паскаль.

Это было шести- или

восьми-разрядное

устройство на зубчатых колесах,

способное суммировать и

вычитать десятичные

числа.

Готфрид Вильгельм фон Лейбниц

В 1670-1680 годах немецкий математик Готфрид Лейбниц сконструировал счетную

машину, которая выполняла все четыре арифметических действия.

Конец XVIII века. Жозеф Жаккард создает ткацкий

станок с программным управлением при помощи перфокарт.

В 1878г. русский ученый Петр

Чебышев сконструировал счетную машину,

выполнявшую сложение и вычитание

многозначных чисел.

Чарльз Беббидж

Важным событием XIX века стало изобретение английского математика Чарльза Беббиджа, который вошел в

историю как изобретатель первой вычислительной машины –

прообраза современных компьютеров. 1830-1846 гг. Беббидж

разрабатывает проект Аналитической машины - механической

универсальной цифровой вычислительной машины с

программным управлением. Были созданы отдельные узлы машины. Всю машину из-за ее громоздкости

создать не удалось.

Герман Холлерит

Необходимость автоматизировать вычисления при переписи населения в США

подтолкнула Генриха Холлерита к созданию в 1888г. устройства,

названного табулятором, в котором информация, нанесенная

на перфокарты, расшифровывалась с помощью

электрического тока. В 1924г. Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов.

Это устройство позволило обработать

данные переписи

населения всего за три года

вместо затрачиваемых ранее восьми

лет.

Счетно-

аналитические машины

Вычислительная

машина «COLOSSUS»

Компьютер Mark-1

В СССР счетно-аналитические машины стали применяться впервые в Харькове. Ввозились из-за границы.

Производство отечественных машин было начато в 1935г. Эти машины широко использовались для экономических расчетов и статистической обработки данных. Выпускались заводом САМ (Счетно-аналитических машин) в Москве.

1942-1943 гг. В Англии при участии Алана

Тьюринга была создана вычислительная

машина "Colossus". В ней было уже 2000 электронных ламп.

Машина предназначалась для

расшифровки радиограмм германского

Вермахта. Алан Тьюринг

В 1943 г. под руководством

американца Говарда Айкена, по

заказу и при поддержке фирмы IBM создан Mark-1 -

первый программно-управляемый компьютер.

Первое поколение ЭВМ:

ENIAC

МЭСМ

Второе поколение ЭВМ:

БЭСМ-6

Третье поколение ЭВМ:

IBM-360

Четвертое поколение ЭВМ:

ПК

Элементная база: электронно-вакуумные лампы, резисторы, конденсаторы, перфокарты.

Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов и занимает специальный машинный зал.

Быстродействие: 10-20 тыс. операций в секунду (оп/с.)

Эксплуатация слишком сложна из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.

Электронно-вакуумные лампы

Перфокарты

Джон Уильям Мокли

Джон Мокли (30.08.1907 - 8.01.1980) – американский

физик и инженер, изобретатель в 1946г.

совместно с П.Эккертом первого универсального

компьютера ЭНИАК (ENIAC - Electronic Numerical

Integrator and Calculator, «электронный численный

интегратор и калькулятор»)

Выдающийся математик Джон фон Нейман и его коллеги изложили в своем отчете основные принципы

логической структуры ЭВМ.

В отчете утверждалось: «…ЭВМ должна создаваться на

электронной основе и работать в двоичной СС … В ее состав также

должны входить следующие устройства: арифметическое, центральное управляющее,

запоминающее, для ввода данных и вывода результатов…»Джон фон Нейман

Ученые также сформулировали два принципа работы ЭВМ:

• принцип программного управления с последовательным выполнением программ;

• принцип хранимой программы.

Конструкция большинства ЭВМ последующих поколений, где были реализованы эти принципы, получила название «фон-

неймановской архитектуры».

С.А. Лебедев

Первая отечественная ЭВМ была создана в

1951 году под руководством академика С.А.

Лебедева, и называлась она МЭСМ

(малая электронная счетная машина).

Элементная база: транзисторы, полупроводниковые элементы.

Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек. Размещалась в специально оборудованном машинном зале, под полом прокладывались кабели, соединяющие между собой многочисленные автономные устройства.

Производительность: от сотен тысяч до 1 млн. оп/с.

Эксплуатация: появились вычислительные центры с большим штатом обслуживающего персонала, где устанавливались несколько ЭВМ.

Транзисторы

Диод

Магнитная лента

Машины предназначались

для решения различных трудоемких

научно-технических

задач, а также для управления

технологическими процессами в производстве.

Минск-2

Конец 60-х гг.

БЭСМ-6

выполняла

1 млн. оп/с.

Первая интегральная схема(1958г. Джек Килби)

Элементная база: интегральные схемы.

Габариты: схоже с ЭВМ второго поколения.

Производительность: от сотен тысяч до миллионов оп/с.

Эксплуатация: оперативно производится ремонт обычных неисправностей.

.

Машины третьего

поколения имели

развитые операционные

системы. Они обладают

возможностями

мультипрограммирования,

т.е. одновременного

выполнения нескольких

программ. Появились

дисплеи

графопостроители.

ПерваяЭВМ,

выполненная на

интегральных схемах.

Выпущена фирмой IBM.

Большая интегральная схема

Элементная база: большая

интегральная схема.

Емкость оперативной

памяти порядка1-64 Мбайт

Благодаря появлению персональных компьютеров вычислительная техника становится массовой и

общедоступной.

«Эльбрус» «Макинтош»

Ежегодно в мире производится почти 200 миллионов

компьютеров, доступных по цене для массового

потребителя.

Современные ПК компактны и обладают в тысячи раз

большим быстродействием по сравнению с первыми ПК

(могут выполнять несколько миллиардов операций в

секунду).

Персональный компьютер

Суперкомпьютер Cray-1

Суперкомпьютер Cray-2

Суперкомпьютер IBM Roadrunner

Суперкомпьютер Cray-1

1975 г. – год рождения

суперкомпьютера Cray-1,

названного в честь его

создателя Сеймура Крэя.

Продолжатели этой

линии, современные

суперкомпьютеры Cray-X,

- были и остаются

самыми мощными

вычислительными

машинами.

Центральный

процессор

суперкомпьютера

Cray-2. Вокруг –

блоки охлаждения

на жидком фреоне.

Именно на этом

компьютере

создавались

анимационные

эффекты в фильме

«Терминатор-2».

Суперкомпьютер IBM RoadRunner (июнь 2008г.) возглавляет список наиболее мощных компьютеров мира. Создан компанией IBM для Министерства Энергетики США.

Построен по гибридной схеме из 6120 двухъядерных процессоров AMD Opteron и почти 12240 процессоров IBM.

Установка занимает площадь приблизительно 560 квадратных метров, и весит 226 тонн. Общее

энергопотребление установки - 2.35 МВт. Стоимость IBM RoadRunner составила 133 миллиона долларов.

Министерства Энергетики планирует использовать RoadRunner для расчёта старения ядерных материалов и анализа безопасности и надёжности ядерного арсенала США. Также планируется использование для научных,

финансовых, транспортных и аэрокосмических расчетов.

IBM Roadrunner

Большие компьютеры и суперкомпьютеры продолжают развиваться. Но теперь они уже не

доминируют, как было раньше.

По словам учёных и

исследователей, в

ближайшем будущем

персональные

компьютеры

кардинально изменятся,

так как уже сегодня

ведутся разработки

новейших технологий,

которые ранее никогда

не применялись.

Примерно в 2020-2025

годах должны появиться

молекулярные

компьютеры, квантовые

компьютеры,

биокомпьютеры и

оптические компьютеры.

Компьютер будущего

облегчит и упростит

жизнь человека ещё в

десятки раз.

1. Н.В. Макарова Информатика. 7-9 класс. Базовый курс. Теория. – СПб.: Питер, 2001

2. http://schoolinfo.spb.ru

3. http://www.computer-museum.ru/index/php - Виртуальный музей вычислительной техники

4. http://schools.keldysh.ru/sch444/museum/ - Виртуальный музей информатики

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/- Википедия - виртуальная энциклопедия

6. http://www.tspu.tula.ru/ivt/old_site/umr/avsks/node15.html

7. http://sdo.uspi.ru/mathem&inform/lek9/lek_9.htm