|
История вычислительной техники Идеи Бэббиджа Машины Фон Неймановского типа
Информатизация
общества.
Потребность в автоматизации обработки данных,
в том числе вычислений, возникла очень давно. С развитием цивилизации
появлялись новые направления деятельности человека, связанные с обработкой
больших объёмов информации.
Первые компьютеры
использовались в основном в военно-промышленном комплексе, но со временем
область их применения постепенно расширялась и теперь в каждом третьем доме
есть компьютер. Современный человек уже не может существовать без
вычислительной техники: компьютеры управляют производством и распределением
электроэнергии, производят расчёты в банках, обеспечивают безопасное движение
железнодорожного и воздушного транспорта, составляют прогнозы погоды.
История
развития вычислительной техники.
Ещё 1500 лет назад для облегчения вычислений
стали использовать счёты. В 1642 г. Блез Паскаль изобрёл устройство,
механически выполняющее сложение чисел, а в 1694 г. Готфрид Лейбниц
сконструировал арифмометр, позволяющий механически производить четыре
арифметических действия.
Первая
счетная машина, использующая электрическое реле, была сконструирована в 1888 г.
американцем немецкого происхождения
Германом Холлеритом и уже в 1890 г. применялась при переписи населения.
В качестве носителя информации применялись перфокарты. Они были настолько
удачными, что без изменений просуществовала до наших дней.
Первой
электронной вычислительной машиной принято считать машину ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и
вычислитель), разработанную под руководством Джона Моучли и Джона Экера в
Пенсильванском университете в США. ENIAC содержал 17000 электронных
ламп, 7200 кристаллических диодов, 4100 магнитных элементов и занимал площадь в
300 кв. метром. Он в 1000 раз превосходил по быстродействию релейные
вычислительные машины и был построен в 1945 г.
Первой
отечественной ЭВМ была МЭСМ (малая электронная счетная машина), выпущенная в
1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева. Её номинальное
быстродействие—50 операций в секунду.
Компьютеры
40-х и 50-х годов были доступны только крупным компаниям и учреждениям, так как
они стоили очень дорого и занимали несколько больших залов. Первый шаг к
уменьшению размеров и цены компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г.
транзисторов. Через 10 лет, в 1958 г. Джек Килби придумал, как на одной
пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс
(будущий основатель фирмы Intel) изобрел более совершенный
метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые
соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться
интегральными схемами, или чипами. В 1968 г. фирма Burroughs
выпустила
первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти.
В 1971 г. был сделан ещё один важный шаг на пути к
персональному компьютеру—фирма Intel выпустила интегральную схему,
аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый
микропроцессор Intel-4004. Уже через год был выпущен процессор Intel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника.
Вначале эти микропроцессоры использовались только
электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Первый
коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair был сделан на базе
процессора Intel-8080, выпущенного в 1974 г. Разработчик Altair—крохотная
компания MIPS из Альбукерка (шт. Нью-Мексико)—продавала машину в
виде комплекта деталей за 397 долл., а полностью собранной—за 498 долл. У
компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали.
Можно было только щёлкать переключателями и смотреть, как мигают лампочки.
Вскоре у Altair появились и дисплей, и клавиатура, и добавочная
оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала
на бумажной ленте, а затем на гибких дисках).
А в 1976 г. был выпущен первый компьютер
фирмы Apple, который представлял собой деревянный ящик с электронными компонентами.
Если сравнить его с выпускаемым сейчас iMac, то становится ясным, что
со временем изменялась не только производительность, но и улучшался дизайн ПК.
Вскоре к производству ПК
присоединилась и фирма IBM. В 1981 г. она выпустила
первый компьютер IBM PC. Благодаря принципу открытой архитектуры этот
компьютер можно было самостоятельно модернизировать и добавлять в него
дополнительные устройства, разработанные независимыми производителями. За
каких-то полгода IBM продала 50 тыс. машин, а через два года обогнала Apple по
объёму продаж.
Производительность современных ПК больше, чем у
суперкомпьютеров, сделанных десять лет назад. Поэтому через несколько лет
обыкновенные персоналки будут работать со скоростью, которой обладают
современные суперЭВМ. Кстати, в январе 1999 г. самым быстрым был компьютер SGI
ASCI Blue Mountain. По результатам тестов Linpack parallel его быстродействие
равнялось 1,6 TFLOPS (триллионов операций с плавающей точкой в секунду).
Идеи Бэббиджа.
Из всех изобретателей прошлых столетий, внесших вклад в
развитие вычислительной техники, наиболее близко к созданию компьютера в
современном представлении подошел англичанин Чарльз Бэббидж.
Желание механизировать вычисления возникло у Бэббиджа в
связи с недовольством, которое он испытывал, сталкиваясь с ошибками в
математических таблицах, используемых в самых различных областях.
В 1822 г.
Бэббидж построил пробную модель вычислительного устройства, назвав ее
"Разностной машиной": работа модели основывалась на принципе,
известном в математике как "метод конечных разностей". Данный метод
позволяет вычислять значения многочленов, употребляя только операцию сложения и
не выполнять умножение и деление, которые значительно труднее поддаются
автоматизации. При этом предусматривалось применение десятичной системы
счисления (а не двоичной, как в современных компьютерах).
Однако
"Разностная машина" имела довольно ограниченные возможности.
Репутация Бэббиджа как первооткрывателя в области автоматических вычислений
завоевана в основном благодаря другому, более совершенному
устройству—Аналитической машине (к идее создания которой он пришел в 1834 г.),
имеющей удивительно много общего с современными компьютерами.
Предполагалось,
что это будет вычислительная машина для решения широкого круга задач, способная
выполнять основные операции: сложение, вычитание, умножение, деление.
Предусматривалось наличие в машине "склада" и "мельницы" (в
современных компьютерах им соответствуют память и процессор). Причем
планировалось, что работать она будет по программе, задаваемой с
помощью перфокарт, а результаты можно будет выдавать на печать (и даже
представлять их в графическом виде) или на перфокарты. Но Бэббидж не смог
довести до конца работу по созданию Аналитической машины—она оказалась слишком
сложной для техники того времени.
Машины Фон-Неймановского
типа.
В основу построения подавляющего
большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году
американским ученым венгерского происхождения ДЖОНОМ фон НЕЙМАНОМ.
Прежде всего,
компьютер должен иметь следующие устройства:
·
Арифметическо-логическое устройство, выполняющие арифметические и логические
операции;
·
Устройство управления, которое организует процесс
выполнения программ;
·
Запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;
·
Внешние устройства для ввода-вывода информации.
В основе работы
компьютера лежат следующие принципы:
·
Принцип двоичного
кодирования. Согласно
этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью
двоичных сигналов.
·
Принцип программного
управления. Из
него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются
процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
·
Принцип однородности памяти.
Программы и
данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится
в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять
такие же действия, как и над данными.
·
Принцип адресности. Структурно основная память
состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени
доступна любая ячейка.
Машины,
построенные на этих принципах, называются Фон-Неймановскими.
Список используемой
литературы.
1.
В.
Э. Фигурнов «IBM
PC для
пользователей» — М.: ИНФРА-М, 1996.
2.
М.
Д. Аксёнова «Энциклопедия для детей. Математика» — М.: Аванта+, 1998.
3.
А.
П. Савин «Энциклопедический словарь юного математика» — М.: Педагогика, 1985.
4.
Музей
Intel: http://www.intel.ru/museum.
История развития средств вычислительной техники современное состояние и тенденции развития. Бесплатный готовый реферат по теме история возникновения вычинслительной техники. Современное состояние и тенденции развития средств вычислительной техники. Реферат на тему история возникновения и развития вычислительной техникиъ. Реферат на тему История возникновения и развития вычислительной техники. История развития вычислительной техники рефераты картинками и схемами. Реферат на тему Возникновение электронной и вычислительной техники. Реферат история развития средств вычислительной техники в россии. Реферат История возникновения и развития вычислительной техники. Реферат на тему история восникновения вычислительной техники. Реферат на тему История возникновения вычислительной техники. Реферат на тему первые отечественные вычислительные машины. История вычислительной техники от начала и до наших дней. Маленький реферат на тему история вычислительной техники. История возникновения и развития вычислительной техники.
|
|
|
