47
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 1 История развития ВТ и История развития ВТ и поколения ЭВМ поколения ЭВМ Лекция №14 1. История развития вычислительной техники. 2. Поколения ЭВМ. 14.03.22

14 история развития и поколения эвм

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ

1

История развития ВТ и История развития ВТ и поколения ЭВМпоколения ЭВМ

Лекция №14

1. История развития вычислительной техники.2. Поколения ЭВМ.

01.05.23

Page 2: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 2

1.1.1.1. Этапы развития вычислительной техникиЭтапы развития вычислительной техники

Технологические эпохи и основные события доэлектронной истории вычислительной техники

Механическая эпоха Эл-механич. эпоха Электронная эпоха

1600 г. 1700 г. 1800 г. 1900 г. 2000 г.

1642Первая вычисли-тельная машина(Паскаль)

1887Табулятор(Холлерит)

1944МашинаMARK-I(Айкен)

1820-1834Проекты разностной

и аналитической машин(Бэббидж)

1945ENIAC

(Moyчли,Эккерт)

Домеханическая

Логарифмическаялинейка

01.05.23

Page 3: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 3

Простейшие цифровые вычислительные Простейшие цифровые вычислительные устройства – абак и счетыустройства – абак и счеты

MCMXCVI + CCLXIV = ?

Древнеримский абак

Китайские счеты -

«суаньпань»

Русские счеты, которые ознаменовали переход к

десятичной системе счисления

01.05.23

Page 4: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 4

1.3. Аналоговые вычислительные машины1.3. Аналоговые вычислительные машины

Джон Непер (Napier, John; 1550-1617)

Титульный лист книги Непера «Описание удивительных таблиц

логарифмов», 1614 г.

01.05.23

Page 5: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 5

Логарифмическая линейка

loglog (a*b) = (a*b) = loglog a + a + log log bb

1 2 3 4 5 6a

a • b

1 2 3 4 5 6

b

01.05.23

Page 6: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 6

1.3. Аналоговые вычислительные машины1.3. Аналоговые вычислительные машины

Планиметр

Курвиметр

01.05.23

Page 7: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 7

1.3. Аналоговые вычислительные машины1.3. Аналоговые вычислительные машины

Большой электронный дифференциальный анализатор Буша Большой электронный дифференциальный анализатор Буша (1942 г.)(1942 г.)

Вес около 100 тонн,2000 электронных ламп, 150 Вес около 100 тонн,2000 электронных ламп, 150 электромоторов, 300 км проводов.электромоторов, 300 км проводов.Использовался для военных расчетов в течение Второй Использовался для военных расчетов в течение Второй мировой войнымировой войны

01.05.23

Page 8: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 8

1.3. Аналоговые вычислительные машины1.3. Аналоговые вычислительные машины

В 1960-70-х годах большой популярностью пользовались настольные электронные аналоговые вычислительные

машины

01.05.23

Page 9: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 9

Цифровое направлениеЦифровое направление

Блез Паскаль (Pascal, Blaise; 1623-1662)

Паскалина. Механизм передачи десятков

Паскалина (1642 г.) Вид спереди и сзади

01.05.23

Page 10: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 10

Цифровое направлениеЦифровое направление

Готтфрид Лейбниц (Leibniz, Gottfried; 1646-

1716)

Ступенчатый валик Лейбница

Арифмометр Лейбница (1673 г., реконструкция).

15261526* 312* 312 ===== ===== 1526 1526+ 1526+ 1526+ 1526 <-+ 1526 <-+ 1526 <-+ 1526 <-+ 1526+ 1526+ 1526+ 1526 ======= ======== 476112= 476112

01.05.23

Page 11: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 11

АрифмометрыАрифмометры

Колеса Однера

Чертеж к патенту Однера 1879 г. в России

Арифмометр Однера выпуска

1876 г.

Петербургский изобретатель В. Т. Однер (1845-1905)

01.05.23

Page 12: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 12

Механический арифмометр "Феликс-М"

01.05.23

Page 13: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 13

Принцип программного управления Принцип программного управления Принцип программного управления впервые был реализован в ткацком станке Жаккара (Jacquard, Joseph-Marie; 1752 - 1834), изобретенном в 1801 г.

Станок управлялся связанными в цепочку

картонными перфокартами

01.05.23

Page 14: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 14

ПерфокартыПерфокарты

Первый в истории программист графиня Ада Лавлейс,

урожденная Байрон (Lovelace, Ada Augasta; 1815-1852)

01.05.23

Page 15: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 15

Програмно-управляемые машиныПрограмно-управляемые машины

Чарльз Беббидж

01.05.23

Page 16: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 16

Програмно-управляемые машиныПрограмно-управляемые машины

Счетно-перфорационная машина Холлерита

В конце 80-х гг. XIX века сотрудник национального бюро переписи населения США Герман Холлерит разработал статистический табулятор, способный автоматически обрабатывать перфокарты.

01.05.23

Page 17: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 17

Клавишные арифмометрыКлавишные арифмометры

Аппарат Берроуза Комптометр. 1884 г.

01.05.23

Page 18: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 18

Немец Конрад Цузе (1910-1985) будучи студентом создал машину, по принципу действия подобную той, которую спроектировал Ч. Беббидж, но с использованием элементов, имеющих лишь два устойчивых состояния.В 1937г. машина Z1 (что означало "Цузе 1") была готова и заработала! Она была чисто механической. Через год в машине появилось устройство ввода данных c кинолентs, на которой перфорировалась информация. Усовершенствованная машина получила название Z2.

В 1941 г. Цузе создает релейную вычислительную машину с программным управлением (Z3), содержащую 2000 реле. К концу войны К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину – Z4.Итак, К. Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал при двоичную систему счисления (1937 г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941 г.) Цифровую управляющую вычислительную машину (1943 г.).

01.05.23

Page 19: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 19

Релейно-механические Релейно-механические вычислительные машинывычислительные машины

Mark1

В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире!) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1.

По своим характеристикам она была близка к немецкой Z3, но существенно отличалась размерами (длина 17 м, высота 2,5 м, вес 5 тонн, 500 тысяч механических деталей).

01.05.23

Page 20: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 20

2. Поколения ЭВМ2. Поколения ЭВМ

01.05.23

К моменту создания релейной ЭВМ, появились теоретические предпосылки и техническая возможность создания более совершенной машины на электронных лампах (диодах и триодах).ЭВМ по своим характеристикам принято делить на поколения. В основу деления на ПОКОЛЕНИЯ положены различия в элементной базе, на которой строятся ЭВМ, появлении новых возможностей, и характера использования ЭВМ. Это деление условно, т.к. существуют модели, которые по одним характеристикам относятся к одному, а по другим к другому поколению. Но несмотря на это можно выделить качественные этапы в развитии ЭВМ.

Page 21: 14 история развития и поколения эвм

Электронные лампыЭлектронные лампы

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 2101.05.23

Page 22: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 22

Электронно-вычислительные машиныЭлектронно-вычислительные машины

01.05.23

Page 23: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 23

Электронные лампыЭлектронные лампы

01.05.23

Page 24: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 24

Принципы фон НейманаПринципы фон Неймана

Джон фон Нейман

01.05.23

В процессе работы над ламповой машиной немецкий математик Джон фон Нейман опубликовал доклад (1946 г.), в котором были сформулированы общие принципы устройства и функционирования универсальных вычислительных машин. Первый компьютер, построенный по принципам фон Неймана был создан в 1949г. Его название - "EDSAC" (от Electronic Delay Storage Automatic Calculator). Эти принципы до настоящего времени используются при построении современных ЭВМ.

Page 25: 14 история развития и поколения эвм

Развитие ЭВМ в СССР Развитие ЭВМ в СССР Под руководством C.A. Лебедева были

созданы первые отечественные ЭВМ: в 1951 г. в Киеве - МЭСМ (Малая

Электронная Счетная Машина) в 1952 г. в Москве - БЭСМ

(Быстродействующая Электронная Счетная Машина)

в 1956 г. - была выпущена первая серийная цифровая ЭВМ — БЭСМ-1

Разработанная под его руководством ЭВМ БЭСМ-6 – была признана лучшей в мире ЭВМ второго поколения, уровень которой, по мнению экспертов, на несколько лет опередил уровень зарубежных аналогов.

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 25

С.А. Лебедев

БЭСМ—6

01.05.23

Page 26: 14 история развития и поколения эвм

Полупроводниковый диодПолупроводниковый диод Диод представляет собой две соединенные части полупроводника

(германий, кремний и др.), один из которых искусственно обогащен электронами, а другой атомами с недостающим электроном (дырок).

Первые полупроводниковые диоды - их тогда называли детекторами - были придуманы в 1906 г., но объяснить, как они действуют, ученые не могли еще добрых 40 лет.

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 2601.05.23

Схема структуры полупроводника: а - свободных электронов и дырок нет; б- атом потерял один из электронов, образовались дырка и свободный электрон; в -дырки и свободные электроны движутся в разные стороны.

Page 27: 14 история развития и поколения эвм

Полупроводниковый триод - транзисторПолупроводниковый триод - транзистор Полупроводниковый триод - транзистор делают почти так же, как и

диод, но из трех кусков германия: двух "р"-типа и одного "n"-типа. Изобретен транзистор в 1947 г.

Он работает как электронная лампа, но в отличие от нее при гораздо меньшем напряжении и не нуждается в энергии для питания нити накала. Поэтому устройства на транзисторах исключительно экономичны.

Современные электронные вычислительные машины строятся полностью на транзисторах - их там десятки тысяч и даже миллионов.

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 2701.05.23

Page 28: 14 история развития и поколения эвм

В 1948 г. В американской фирме Bell Laboratories был изобретен переключающийся полупроводниковый элемент, названный транзистором. Транзисторы оказались способными выполнять все те функции, которые до этого выполняли электронные лампы. Но при этом они занимали существенно меньший объем и потребляли значительно меньше электроэнергии.

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 28

Элементная база ЭВМ 2 поколенияЭлементная база ЭВМ 2 поколения

ТранзисторыТранзисторы

01.05.23

Page 29: 14 история развития и поколения эвм

Элементная база ЭВМ 2 поколенияЭлементная база ЭВМ 2 поколения

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 29

Память на ферритовых кольцах

Page 30: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 30

Картонная и алюминиевая перфокарты

ПерфокартыПерфокарты

01.05.23

Page 31: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 31

Интегральная микросхемаИнтегральная микросхема

микросхема внутри

01.05.23

Page 32: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 32

Сборка ЭВМСборка ЭВМ

01.05.23

Page 33: 14 история развития и поколения эвм

IBM System/360IBM System/360 7 апреля 1964 IBM заявила о создании семейства System/360. Это был революционный шаг к тотальной стандартизации

компьютеров, ведь в середине 60-х в мире вычислителей царила полная неразбериха: различные модели компьютеров, организованные каждая по собственному принципу, не имели единого набора команд и программного обеспечения.

System/360 cтало первым семейством унифицированных программно-совместимых компьютеров.

Несмотря на то, что каждая модель характеризовалась определенным быстродействием и мощностью, все они были построены по одной и той же архитектуре, которая подразумевала и общность ПО.

Именно отсюда берет начало понятие «IBM-совместимый», прочно вписавшееся в компьютерный сленг.

Семейство System/360 стало самым многочисленным среди вычислителей третьего поколения и, с позиции компьютерной истории в целом, одним из самых удачных.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 33

Page 34: 14 история развития и поколения эвм

IBM System/360IBM System/360

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 34

Page 35: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 35

ЭВМ ЭВМ ЕС-10ЕС-103535

Уменьшились габариты ЭВМ и энергопотребление. Быстродействие процессора возросло до 1 млн. операций в секунду.

01.05.23

Page 36: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 36

Накопители на магнитной лентеНакопители на магнитных дисках

01.05.23

Page 37: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 37

Алфавитно-цифровое построчно печатающее устройство. Скорость 800 строк в минуту, ширина строки 132 знака.

01.05.23

Page 38: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 38

Графопостроитель планшетного типа (СССР). Скорость записи 50мм/с, рабочее поле записи 1050х1000 мм.

01.05.23

Page 39: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 39

Зал вычислительного центраЗал вычислительного центра

01.05.23

Page 40: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 40

МикропроцессорыМикропроцессоры

Одна из первых моделей электронного калькулятора фирмы Burroughs (1970-е

годы)

Компания Intel была основана в 1968 г. и вошла в историю, выпустив первый в мире микропроцессор под названием 4004 для серии высокопроизводительных калькуляторов.

01.05.23

Page 41: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 41

ЭВМ четвертого поколенияЭВМ четвертого поколения

01.05.23

Page 42: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 42

Первые ПКПервые ПК

Первый коммерческий ПК IBM PC был официально представлен публике в 1981 г.

01.05.23

Page 43: 14 история развития и поколения эвм

Компьютер Apple IКомпьютер Apple I 1 апреля 1976. Стив Джобс (Steve Jobs) и Стив

Возняк (Steve Wozniak) основали корпорацию Apple Computer, в том же месяце появился и первый компьютер Apple I. Так началась легендарная история ПК.

Общими усилиями за месяц все 50 машин были полностью укомплектованы. Каждая из них строилась на процессоре MOStek Technology 6502 (содержащем 4300 транзисторов) с частотой 1,023 МГц, имела 4 Кбайт ОЗУ (расширяемые до 8 Кбайт, а особо умелыми — и до 64 Кбайт), клавиатуру ASCII и поддерживала дисплей на 60,5 Гц разрешением 40 x 24 символа с автоматической прокруткой. Вся «начинка» заключалась в деревянный корпус. Командными языками были BASIC и Assembler 6502.

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 43

Стив Джобс и Стив Возняк в далеком 1976 г.

Page 44: 14 история развития и поколения эвм

Apple IIApple II Следующим амбициозным проектом начинающих «яблочников»

стал Apple II. По плану новая модель должна была иметь несколько слотов расширения для установки контроллеров всевозможных внешних устройств. Предполагалось (так же как и в первом варианте) подключение цветного дисплея, в качестве которого можно (и нужно) было использовать телевизор.

После запуска Apple II в серийное производство — успех этой модели был просто ошеломляющим!

01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 44

Page 45: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 45

Современный ПКСовременный ПК

01.05.23

Page 46: 14 история развития и поколения эвм

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 46

ЭВМ пятого поколенияЭВМ пятого поколения

01.05.23

Page 47: 14 история развития и поколения эвм

Спасибо за внимание

©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 4701.05.23