Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Коротка історія розвитку електронної обчислювальної техніки. Покоління еом

Скачати 92.63 Kb.

Коротка історія розвитку електронної обчислювальної техніки. Покоління еом




Скачати 92.63 Kb.
Дата конвертації19.03.2017
Розмір92.63 Kb.

Коротка історія розвитку електронної обчислювальної техніки.
Електро́нна обчи́слювальна маши́на (скорочено ЕОМ) - загальна назва для обчислювальних машин, що є електронними (починаючи з перших лампових машин, включаючи напівпровідникові тощо) на відміну від електромеханічних (на електричних реле тощо) та механічних обчислювальних машин.


Покоління ЕОМ

  1. Які пристрої для обчислення використовували люди в давні часи?

  2. Які механічні обчислювальні пристрої були створені в ХVI – ХVIII століттях?

  3. Який внесок в розвиток обчислювальної техніки зробив Чарльз Беббідж?
    Ча́рлз Бе́ббідж (англ. Charles Babbage; * 26 грудня 1792 - † 18 жовтня 1871) - англійський математик і економіст, винахідник першої обчислювальної машини з програмним управлінням, принципи якої на ціле століття випередили науку і техніку, а в наш час знайшли втілення в ЕОМ.



Від електромеханічних обчислювальних пристроїв до електронних

Частково з історією розвитку обчислювальної техніки ви вже ознайомились. Від проектів Леонардо да Вінчі, Шиккарда, Беббіджа, від машин Паскаля і Лейбніца до кінця ХІХ століття пристрої для обчислень були ручними або механічними. І тільки в кінці ХІХ століття американський вчений Герман Холлеріт (1860-1929) запропонував новий пристрій, робота якого базувалась на використання електричного струму, – табулятор. Він був призначений для обробки даних перепису населення.

Герман Холлеріт (англ. Herman Hollerith; 29 лютого 1860 - 17 листопада 1929) - американський інженер та винахідник німецького походження.
Електри́чний струм (англ. electric current) - упорядкований, спрямований рух електрично заряджених частинок у просторі.
Перепис населення - єдиний процес збору, узагальнення, аналізу та публікації демографічних, економічних та соціальних даних про населення, що належать проживає на відповідний проміжок у країні чи на виразно відмежованій території..
Дані про конкретну людину не записувались на аркуші паперу, а відмічались отворами у строго визначених місцях персональної перфокарти (рис.2.54).

Для підрахунку даних перфокарти поміщались в табулятор. Якщо в певному місці перфокарти отвору не було - контакт не замикався і ніяких дій не виконувалось. При наявності отвору контакт замикався і спрацьовував лічильник, що збільшував на одну одиницю кількість осіб, що мають, наприклад, певний вік або певний рівень освіти.

Ця система виграла конкурс на проведення перепису населення США у 1890 році. Успіх табулятора був величезним. Якщо дані попереднього перепису населення опрацьовували 500 співробітників спеціального агентства протягом семи років, то Холлеріт із 43 співробітниками на 43 машинах виконав опрацювання даних за 2,5 роки.

Заснована Холлерітом (рис.2.55) в 1896 році фірма по випуску табуляторів, пройшовши ряд реорганізацій і зміну власників з 14 лютого 1924 року стала називатись International Business Machines Corp., скорочено IBM.

До середини ХХ століття розроблялись різноманітні конструкції механічних і електромеханічних обчислювальних пристроїв. Вони дозволяли значно прискорити процес проведення обчислень.

Середина ХХ століття була відмічена декількома факторами, що вплинули на розвиток обчислювальної техніки. Одним з таких факторів стали досягнення науки, що вивели її на якісно новий рівень, іншим - політична конфронтація у світі, що призвела до розв’язання другої світової війни. Підтримуючи розвиток науки і нових технологій, вкрай необхідних для отримання перемоги над суперником, уряди виділяли значні кошти і на розвиток обчислювальної техніки.

Дру́га світова́ війна́ - наймасштабніша світова війна в історії людства. Почалася 1 вересня 1939 і тривала 2 194 дні до 2 вересня 1945, коли на борту лінкора «Міссурі» підписано капітуляцію Японської імперії перед союзними державами.
Техноло́гія (від грец. τεχνολογια, що походить від грец. τεχνολογος; грец. τεχνη - майстерність, техніка; грец. λογος - (тут) передавати) - наука («корпус знань») про способи (набір і послідовність операцій, їх режими) забезпечення потреб людства за допомогою (шляхом застосування) технічних засобів (знарядь праці).
У науковців і військових значно зросли вимоги до швидкодії і якості обчислень.

Відкликаючись на вимогу часу, вчені і конструктори різних країн створюють якісно нові обчислювальні машини, що використовували в своїх конструкціях, як правило, електричні пристрої. Так в Німеччині в 1938 році Конрад Цузе (1910-1995) створює першу обчислювальну машину на електромеханічних реле, яку називає Z1.

Електри́чний при́стрій - це пристрій, який працює за допомогою електроенергії, перетворюючи її в будь-яку іншу енергію (наприклад механічну). У сучасному суспільстві, більшість приладів є електричними, багато людей не можуть уявити своє життя без них.
Комп'ютер (від англ. computer; лат. computator - обчислювач, лат. computatrum - рахувати, МФА: [kəmpjuː.Tə(ɹ)]) - програмно-керований пристрій для обробки інформації. Конструктивно це може бути механічний або немеханічний (електронний) пристрій, призначений для проведення обчислень, які можуть відбуватися дискретно або безперервно у часі.
Конрад Цузе (нім. Konrad Zuse; 22 червня 1910(19100622), Берлін - 18 грудня 1995, Хюнфельд, біля Фульди) - німецький інженер, піонер комп'ютеробудування. Найбільш відомий як розробник першого дійсно працюючого програмованого комп'ютера (1941) і першої мови програмування високого рівня (1945).
В ній використовувалось двійкове кодування. Протягом декількох років розробляються ще 3 модифікації цієї машини.

В США в 1939 році Джон Вінсент Атанасов (1903-1995) разом зі своїм студентом Кліфордом Бері (1918-1963) створили електронний комп’ютер з використанням двійкової арифметики - ABC (англ. Atanasoff Berry Computer). Трохи пізніше (1939-1944 роки), теж в Сполучених Штатах Америки, Говард Ейкен (1900-1973) у співробітництві з IBM створює обчислювальну машину Mark-1 на електромагнітних реле з автоматичним керуванням послідовністю операцій.

Реле (рос. реле, англ. relay, нім. Relais n, Wächter m) - електричний комутаційний апарат, який автоматично виконує певні перемикання контрольованого ним електричного кола.
Джон Вінсент Атанасов (англ. John Vincent Atanasoff, болг. Джон Винсент Атанасов; *4 жовтня 1903, Гамільтон, штат Нью-Йорк США - †15 червня 1995, Фредерік, штат Меріленд, США) - американський фізик, математик та інженер-електрик болгарського походження, творець першого в світі електронного цифрового комп'ютера.
Сполу́чені Шта́ти Аме́рики, також США, Сполу́чені Шта́ти, Шта́ти, Аме́рика (англ. United States of America, USA, U.S., the USA, the States, America) - федеративне об'єднання в Північній Америці, що складається з 50 штатів: Аляски, Гаваїв, 48 штатів на території між Атлантичним і Тихим океанами і між Канадою і Мексикою та федерального (столичного) округу Колумбія.

На початку 40-х років в умовах цілковитої секретності вчені Великобританії створюють обчислювальну машину Colossus-1, що була призначена для дешифрування радіограм фашистської Німеччини.

Німе́ччина (нім. Deutschland) - країна в Центральній Європі, демократична федеративна республіка. Офіційна назва - Федерати́вна Респу́бліка Німе́ччина (нім. Bundesrepublik Deutschland, МФА: [ˈbʊndəsʁepuˌbliːk ˈdɔʏtʃlant]).
Від інших машин того часу її відрізняло те, що програма, під керуванням якої працювала ця обчислювальна машина, зберігалась в її пам'яті. В розробці цієї машини брав участь визначний англійський математик Алан Тьюринг (1912 — 1954).

В 1943-1946 роках в США Джон Мочлі (1907-1980) і Джон Екерт (1919-1995) створюють ENIAC (англ. Electronic Numerical Integrator and Calculator – електронний цифровий інтегратор і обчислювач) - електронну обчислювальну машину, що містила 18 000 електронних ламп, важила 30 тонн і виконувала п’ять тисяч операцій за секунду.

Електрова́куумна ла́мпа або електро́нна ла́мпа (ЕЛ) - електровакуумний прилад, що призначений для різноманітних перетворень електричних величин шляхом утворення потоку електронів та його керуванням.
По завершенні цього проекту вони відразу починають роботу над новим комп’ютером по замовленню військового відомства США – EDVAC (англ. Electronic Discrete Variable Automatic Computer – електронний дискретно змінний автоматичний обчислювач). До розробки підключається відомий американський математик Джон фон Нейман (1903-1957), який в статті "Попередня доповідь про машину EDVAC" сформулював основні принципи побудови універсальної обчислювальної машини. Вона повинна:

- зберігати програми у пам'яті;

- працювати з даними і командами, представленими у двійковому коді, що дозволяє їх розміщувати в одному і тому ж запам’ятовуючому пристрої;

Біна́рний код - є загальним позначенням для коду, за допомогою якого повідомлення можуть передаватися послідовностями (секвенціями) за допомогою двох символів (наприклад, «1» та «0»).

- мати сконструйований на основі електронних схем пристрій обчислення, який виконує дію додавання; створення пристроїв, що виконують інші арифметичні дії, є недоцільним;

- обчислення виконувати одночасно по всіх розрядах.

Незважаючи на те, що основні ідеї побудови універсальної машини були розроблені Екертом і Мочлі, вони стали відомі всьому світові як "принципи фон Неймана".

Перший комп’ютер, в якому реалізовані на практиці принципи фон Неймана, був створений в 1949 році в Великобританії у Кембріджському університеті Морисом Уилксом (народився 1913 р.).

Електронна схема - це система з'єднаних між собою окремих електронних компонентів, таких як резистори, конденсатори, діоди, транзистори та індуктивності. Різні комбінації компонентів дозволяють виконувати безліч як простих, так і складних операцій, таких як підсилення сигналу, обробки та передачі інформації і т.д.
Ке́мбриджський університе́т - один з найстаріших та найвідоміших університетів у світі. Університет в Кембриджі - це незалежна самоврядна корпорація, що складається з низки установ (коледжі та університет у тісному сенсі), що не одержує від уряду ніякої допомоги і що не підлягає жодному нагляду; вона посилає до парламенту двох депутатів.
Він отримав назву EDSAC (англ. Electronic Delay Storage Automatic Calculator – автоматичний обчислювач на електронних лініях затримки).
Покоління ЕОМ

EDVAC і EDSAC завершили перехід в конструкціях обчислювальних машин від електричних до електронних пристроїв.

Електро́ніка (від грец. Ηλεκτρόνιο - електрон) - наука про взаємодію електронів з електромагнітними полями і про методи створення електронних приладів і пристроїв, в яких ця взаємодія використовується для перетворення електромагнітної енергії, в основному для передачі, обробки і зберігання інформації.
В подальшому електронні обчислювальні машини в своєму розвитку пройшли декілька етапів, які дістали назву покоління ЕОМ.

Перехід від одного покоління до іншого характеризується якісною зміною сукупності основних параметрів ЕОМ, до яких відносять елементну базу, програмне забезпечення, швидкодію, ємність оперативної і зовнішньої пам’яті, використання периферійних пристроїв і носіїв даних тощо.

Перифері́йний при́стрій - частина технічного забезпечення, конструктивно відокремлена від головного блоку обчислювальної системи.
Програ́мне забезпе́чення (програ́мні за́соби) (ПЗ; англ. software) - сукупність програм системи обробки інформації і програмних документів, необхідних для експлуатації цих програм.

ЕОМ першого покоління (сорокові роки – середина п’ятдесятих років ХХ століття) були задумані та використовувалися для виконання громіздких обчислень. Можна сказати, що це були швидкодіючі потужні автоматичні арифмометри. Як елементна база в них використовувалися електронні лампи (рис. 2.57), десятки тисяч яких споживали дуже багато електроенергії, виділяли багато тепла та займали дуже багато місця. Крім того, надійність цієї елементної бази була дуже низькою: кожні декілька хвилин виходила з ладу принаймні одна лампа. Швидкодія цих машин була біля 20 тисяч операцій за секунду, а ємність внутрішньої пам’яті складала до 50 Кбайт. Але навіть ці ЕОМ працювали у 600 тисяч разів швидше, ніж електричні арифмометри на базі різних реле. Обмін даними із зовнішніми пристроями (накопичувачами на перфокартах, перфострічках, а пізніше, на магнітних стрічках) відбувався вкрай повільно.

На даний час як магнітні носії систем і пристроїв ЦМЗ найчастіше використовуються магнітні стрічки і диски. В системах ЦМЗ, що застосовуються в інформаційно-вимірювальній техніці, в основному використовуються магнітні стрічки.
Програми для цих ЕОМ писалися на “мовою нулів і одиниць”, що являло собою неймовірно складну і кропітку роботу.

Приклади ЕОМ першого покоління:


  • в СРСР: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, Стрела, Минск-1, Урал-1, M-20, Сетунь, БЭСМ-2, Раздан;

  • за кордоном: EDVAC, EDSAC, WHIRLWIND I, EVIDAC, IBM 701.

ЕОМ другого покоління з’явилися в кінці 50-х років. Це було зумовлено, насамперед, появою напівпровідників і створенням на їх основі транзисторів (рис.2.58), які замінили електронні лампи. Поява ЕОМ на транзисторній елементній базі докорінно змінила більшість уявлень про можливості і роботу ЕОМ. По-перше, значно зросла їх надійність, вони могли вже працювати протягом декількох діб без перерви. Скоротилися витрати електроенергії, зменшилися розміри окремих пристроїв і всієї машини в цілому. Швидкодія досягла 100 тисяч операцій за секунду, ємність внутрішньої пам’яті зросла до 300 Кбайт. Складнішою стала архітектура ЕОМ, з’явилися дисплеї та накопичувачі на магнітних дисках. У написанні програм стався перехід від мови машинних кодів до спеціально створених мов програмування низького рівня, що робило програмування справою більш простою та доступною.
Маши́нний код, маши́нна мова в інформатиці - набір команд (інструкцій), які виконуються безпосередньо центральним процесором комп'ютера без транслятора. Кожен тип центрального процесора має власний машинний код.
З'являються перші операційні системи.
Операці́йна систе́ма, скорочено ОС (англ. operating system, OS) - це базовий комплекс програм, що виконує управління апаратною складовою комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організовує взаємодію з користувачем.
У цей же час ЕОМ починають використовувати не тільки для технічних розрахунків. Стрімко розширюється коло задач (математичних, статистичних, логічних та інших), для розв’язування яких почали використовувати ЕОМ.

Приклади ЕОМ другого покоління:



  • в СРСР: ЭВМ М-40, Урал -11, -14, -16, Минск  -2, -22, БЭСМ -6, М-222, МИР-1, Наири, Рута-110;

  • за кордоном: IBM 1401, IBM 7090.

Період 60-х років характеризується народженням промислової технології створення інтегральних схем (ІС) (рис.2.59) та їх широкого застосування в електронній техніці. Інтегральні схеми були покладені в основу ЕОМ третього покоління, які почали з’являтися в середині 60-х років.
Мікросхе́ма, інтегральна мікросхема (англ. integrated circuit) - електронна схема, що реалізована у вигляді напівпровідникового кристалу (чипу) та виконує певну функцію. Винайдена у 1958 році американськими винахідниками Джеком Кілбі та Робертом Нойсом.
Швидкодія цих машин підвищилася до 10 мільйонів операцій за секунду, а ємність внутрішньої пам’яті розширилася до декількох Мбайт. Для машин третього покоління характерна поява мов програмування високого рівня та розвинутого програмного забезпечення. Це спростило процес написання програм і спричинило появу великої кількості різноманітних прикладних програм.
Застосунок, застосовна програма, прикладна програма (англ. application, application software; пол. aplikacja; рос. приложение, прикладная программа) - користувацька комп'ютерна програма, що дає змогу вирішувати конкретні прикладні задачі користувача.
Машини третього покоління активно починають використовувати для опрацювання графічних та звукових даних.

Приклади ЕОМ третього покоління:



  • в СРСР: Днепр-2, ЕС-1010, ЕС-1050, ЕС-1060, МИР-2, Наири-2;

  • за кордоном: IBM System/360, IBM System/370, ILLIAC IV.

Загальний якісний стрибок у розвитку науки і техніки відбувся в кінці 70-х — на початку 80-х років. Він став основою створення нових машин, можливості і сфери застосування яких стали значно ширші. Це спричинило появу четвертого покоління ЕОМ, яке служить людям і сьогодні. Елементною базою машин цього покоління стали великі інтегральні схеми (ВІС) і надвеликі інтегральні схеми (НВІС). Різко зменшилися розміри ЕОМ, швидкодія зросла до сотень мільйонів операцій за секунду, а ємність внутрішньої пам’яті почала вимірюватися десятками і сотнями мегабайт. Удосконалюються, також, зовнішні пристрої, значно розширюється їх коло. З’являються перші персональні комп’ютери, розроблені фірмами: MITS – 1975 рік, комп’ютер Altair 8800; Apple Computer Company – 1976 рік, комп’ютер Apple I; IBM – 1981 рік, комп’ютер IBM PC. Широке розповсюдження персональних комп’ютерів значно розширюють коло задач, що розв’язуються за допомогою ЕОМ. З'являються елементи штучного інтелекту, такі як розпізнавання символів і звуків, синтез мови.
Си́нтез мо́влення (СМ) - перетворення друкарського тексту у мовний сигнал (в широкому сенсі - відновлення форми мовного сигналу за його параметрами.
Шту́чний інтеле́кт (англ. Artificial intelligence, AI) - розділ комп'ютерної лінгвістики та інформатики, що займається формалізацією проблем та завдань, які нагадують завдання, виконувані людиною.
Комп’ютери стають доступними більш широкому колу користувачів і використовуються в різних сферах діяльності людини.

Приклади ЕОМ четвертого покоління:



  • в СРСР: ЕС-1015, - 1066, СМ-1420, -1700, Эльбрус, персональні - Электроника МС 0501, Электроника-85, Искра-226, Пошук;

  • за кордоном: IBM System/370 Extended Architecture, IBM RISC System/6000, AS/400, CYBER 205, Cray-2, персональні - IBM PC, Apple II.


Історія розвитку обчислювальної техніки в Україні
В 1951 році в Києві під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва (1902-1973) введено в дію універсальну ЕОМ з програмою, що зберігається в пам'яті – малу електронно обчислювальну машину - МЭСМ (рос. Малая Электронная Счётная Машина). Це була перша ЕОМ в континентальній Європі.
Континентальна Європа - це широко використовуване позначення, яке вказує на територію Європи, розташовану на європейському континенті (материк Євразія). У поняття не включені європейські країни, розташовані на островах (Велика Британія, Ісландія, Ірландія та ін.).
Вона мала такі характеристики:

- загальна кiлькiсть електронних ламп - близько 6000;

- система рахунку - двійкова з фіксованою комою;

- кількість розрядів 16 і один знак;

- ємність запам’ятовуючого пристрою – 31 число і 63 команди;

- швидкодія – близько 3000 операцій за хвилину;

- введення даних за допомогою перфокарт або штекерного комутатора;

- електрична потужність – 25кВт.

Перші програми для цієї ЕОМ були написані Катериною Логвинівною Ющенко (рис. 2.62).

Ще через два роки вже в Москві Лебедєв розробляє БЭСМ - велику електронно обчислювальну машину - БЭСМ (рос. Большая Электронная Счётная Машина), найпотужнішу на той час в континентальній Європі. В Києві розробку обчислювальних машин було продовжено в Інституті кібернетики, який очолив визначний вчений В.М.Глушков (1923-1982).



Під його керівництвом завершено розробку ЕОМ Киев (1959 рік, безпосередні розробники Б.В.Гнеденко, Л.М.Дашевський, К.Л.Ющенко), створено серію універсальних ЕОМ Днепр (1961 рік, головний конструктор Б.М.Малиновський), ЕОМ для інженерних розрахунків Промінь (1963 рік), серії ЕОМ для інженерних розрахунків Мир (60-ті роки) та цілого ряду ЕОМ для військових цілей.
Розрахунок (техніка) - текстовий конструкторський документ, який містить обчислення параметрів і характерних величин виробу, наприклад: кінематичний розрахунок, розрахунок розмірних ланцюгів, розрахунок на міцність та ін.
За визначні досягнення в розвитку інформатики, в 1996 році Міжнародна комп’ютерна громада (IEEE Computer Society) присудила В.М.Глушкову медаль "Піонер комп’ютерної техніки".


Питання та вправи


Початковий і середній рівень

  1. Який пристрій розробив Герман Холлеріт? Для яких цілей він використовувався?

  2. Які обчислювальні машина були створені в кінці 30, на початку 40-х років? Які технології в них були використані?

  3. Назвіть основні принципи побудови універсальної обчислювальної машини, сформульовані Джоном фон Нейманом?

  4. Хто брав участь у розробці першої вітчизняної ЕОМ? Коли вона була створена?

  5. Скільки розрізняють поколінь ЕОМ? За якими параметрами можна віднести ту чи іншу ЕОМ до певного покоління?

  6. Хто з українських вчених вніс суттєвий вклад в розвиток комп’ютерної науки і техніки?


Достатній рівень

  1. Назвіть причини бурхливого розвитку обчислювальної техніки в 40-х роках ХХ століття.

  2. Поясніть, чому сформульовані фон Нейманом принципи є визначальними для побудови універсальної обчислювальної машини?

  3. Складіть узагальнюючу таблицю значень властивостей ЕОМ різних поколінь за елементною базою, швидкодією, програмним забезпеченням, ємністю внутрішньої пам’яті.

  4. Яка роль українських вчених у розвитку комп’ютерної техніки?


Високий рівень

  1. Порівняйте принцип дії аналітичної машини Чарльза Беббіджа та принципи фон Неймана. Що в них спільного, в чому різниця?

  2. Підготуйте реферат про розробників українських комп’ютерів.


Скачати 92.63 Kb.

  • Від електромеханічних обчислювальних пристроїв до електронних
  • Герман Холлеріт
  • Джон Вінсент Атанасов
  • Mark -1 на електромагнітних реле
  • Colossus -1
  • ENIAC
  • EDVAC
  • Кембріджському університеті
  • другого покоління
  • Історія розвитку обчислювальної техніки в Україні
  • Початковий і середній рівень