Upload
sergey-lomakin
View
263
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
©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
©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
©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
©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
©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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 6
1.3. Аналоговые вычислительные машины1.3. Аналоговые вычислительные машины
Планиметр
Курвиметр
01.05.23
©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
©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
©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
©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
©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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 12
Механический арифмометр "Феликс-М"
01.05.23
©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
©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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 15
Програмно-управляемые машиныПрограмно-управляемые машины
Чарльз Беббидж
01.05.23
©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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 17
Клавишные арифмометрыКлавишные арифмометры
Аппарат Берроуза Комптометр. 1884 г.
01.05.23
©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
©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
©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.
Электронные лампыЭлектронные лампы
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 2101.05.23
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 22
Электронно-вычислительные машиныЭлектронно-вычислительные машины
01.05.23
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 23
Электронные лампыЭлектронные лампы
01.05.23
©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.
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
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.
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
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
Элементная база ЭВМ 2 поколенияЭлементная база ЭВМ 2 поколения
01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 29
Память на ферритовых кольцах
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 30
Картонная и алюминиевая перфокарты
ПерфокартыПерфокарты
01.05.23
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 31
Интегральная микросхемаИнтегральная микросхема
микросхема внутри
01.05.23
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 32
Сборка ЭВМСборка ЭВМ
01.05.23
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
IBM System/360IBM System/360
01.05.23 ©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 34
©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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 36
Накопители на магнитной лентеНакопители на магнитных дисках
01.05.23
©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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 38
Графопостроитель планшетного типа (СССР). Скорость записи 50мм/с, рабочее поле записи 1050х1000 мм.
01.05.23
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 39
Зал вычислительного центраЗал вычислительного центра
01.05.23
©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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 41
ЭВМ четвертого поколенияЭВМ четвертого поколения
01.05.23
©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
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.
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
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 45
Современный ПКСовременный ПК
01.05.23
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 46
ЭВМ пятого поколенияЭВМ пятого поколения
01.05.23
Спасибо за внимание
©Ломакин С.В., доц.каф.ИОМАС ВГАУ 4701.05.23