Реферат на тему:
Історія розвитку комп'ютерної техніки
Підготував кадет 11-А класу
Гріщенко Олександр
Зміст:
1)Початок епохи ЕОМ
2)Перше покоління ЕОМ
3)Друге покоління ЕОМ
4)Третє покоління ЕОМ
5)Четверте покоління ЕОМ
1
1)Початок епохи ЕОМ 1
Перша ЕОМ ENIAC була створена в кінці 1945 року в США.
Основні ідеї, за якими довгі роки розвивалася обчислювальна техніка, були сформульовані в 1946 р американським математиком Джоном фон Нейманом. Вони отримали назву архітектури фон Неймана.
У 1949 році була побудована перша ЕОМ з архітектурою фон Неймана - англійська машина EDSAC. Роком пізніше з'явилася американська ЕОМ EDVAC.
У нашій країні перша ЕОМ була створена в 1951 році. Називалася вона МЕСМ - мала електронна рахункова машина. Конструктором МЕСМ був Сергій Олексійович Лебедєв.
Серійне виробництво ЕОМ почалося в 50-х роках XX століття.
Електронно-обчислювальну техніку прийнято ділити на покоління, пов'язані зі зміною елементної бази. Крім того, машини різних поколінь розрізняються логічної архітектурою і програмним забезпеченням, швидко дією, оперативною пам'яттю, способом введення і ви вода інформації і т.д.
Перша ЕОМ - універсальна машина на електронних лампах - була побудована в США в 1945 році.
Ця машина мала назву ENIАС (розшифровується так: електронний цифровий інтегратор і обчислювач). Конструкторами ЕNIАС були Дж. Моучлі і Дж. Еккерт. Швидкість рахунку цієї машини перевершувала швидкість релейних машин того часу в тисячу разів.
перший електронний комп'ютер ЕNIАС програмувався за допомогою штекерна - комутаційного способу, т. Е. Програма будувалася шляхом з'єднання провідниками окремих блоків машини на комутаційної дошці. Ця складна і виснажлива процедура підготовки машини до роботи робила її незручною в експлуатації.
Основні ідеї, за якими довгі роки розвивалася обчислювальна техніка, були розроблені найбільшим американським математиком Джоном фон Нейманом.
У 1946 році в журналі «Nature» вийшла стаття Дж. Фон Неймана, Г. Голдстайна і А. Беркса «Попередній розгляд логічної конструкції 2
електронного обчислювального пристрою». У цій статті були викладені принципи пристрою і роботи ЕОМ. Головний з них - принцип зберігається в пам'яті програми, згідно з яким дані і програма поміщаються в загальну пам'ять машини.
Принципове опис пристрою і роботи комп'ютера прийнято називати архітектурою ЕОМ. Ідеї, викладені у згаданій вище статті, отримали назву «архітектура ЕОМ Дж. Фон Неймана».
У 1949 році була побудована перша ЕОМ з архітектурою Неймана - англійська машина ЕDSAС. Роком пізніше з'явилася американська ЕОМ ЕDVAС. Названі машини існували в єдиних екземплярах. Серійне виробництво ЕОМ почалося в розвинених країнах світу в 50-х роках XX століття.
У нашій країні перша ЕОМ була створена в 1951 році. Називалася вона МЕСМ - мала електронна рахункова машина. Конструктором МЕСМ був Сергій Олексійович Лебедєв 2
Велика роль академіка С. А. Лебедєва в створенні вітчизняних комп'ютерів. Під його керівництвом в 50-х роках були побудовані серійні лампові ЕОМ БЕСМ-1 (швидкодіюча електронна лічильна машина), БЕСМ-2, М-20. У той час ці машини були одними з кращих в світі.
У 60-х роках XX століття С. А. Лебедєв керував розробкою напівпровідникових ЕОМ БЕСМ-ЗМ, БЕСМ-4, М-220, М-222. Визначним досягненням того періоду була машина БЕСМ-6. Це перша вітчизняна і одна з перших в світі ЕОМ з швидкодією 1 мільйон операцій в секунду.
Наступні ідеї та розробки С. А. Лебедєва сприяли створенню більш досконалих машин наступних поколінь.
3
2)Перше покоління ЕОМ
Перше покоління ЕОМ - лампові машини 50-х років. Швидкість рахунку найшвидших машин першого покоління доходила до 20 тисяч операцій в секунду. Для введення програм і даних використовувалися перфострічки і перфокарти. Оскільки внутрішня пам'ять цих машин була невелика (могла вмістити в себе кілька тисяч чисел і команд програми), то вони, головним чином, використовувалися для інженерних і наукових розрахунків, не пов'язаних з переробкою великих обсягів даних. Це були досить громіздкі споруди, що містили в собі тисячі ламп, котрі обіймали іноді сотні квадратних метрів, які споживали електроенергію в сотні кіловат. Програми для таких машин складалися на мовах машинних команд, тому програмування в ті часи було доступно небагатьом. Прийнято вважати, що перше покоління ЕОМ з'явилося в ході Другої світової війни після 1943 року, хоча першим працюючим представником варто було б вважати машину V-1 (Z1) Конрада Цузе, продемонстровану друзям і Гг родичам в 1938 році. Це була перша електронна (побудована на саморобних аналогах реле) машина, примхлива в зверненні і ненадійна в обчисленнях. В травні 1941 року в Берліні Цузе представив машину Z3, що викликала захват у фахівців. Незважаючи на ряд недоліків, це був перший комп'ютер, який, за інших обставин, міг би мати комерційний успіх.
Прийнято вважати, що перше покоління ЕОМ з'явилося в ході Другої світової війни після 1943 року, хоча першим працюючим представником варто було б вважати машину V-1 (Z1) Конрада Цузе, продемонстровану друзям і Гг родичам в 1938 році. Це була перша електронна (побудована на саморобних аналогах реле) машина, примхлива в зверненні і ненадійна в обчисленнях. В травні 1941 року в Берліні, Цузе представив машину Z3, що викликала захват у фахівців. Незважаючи на ряд недоліків, це був перший комп'ютер, який, за інших обставин, міг би мати комерційний успіх.
Однак першими ЕОМ вважаються англійська Colossus (1943 р) і американський ENIAC (1945 г.). ENIAC був першим комп'ютером на вакуумних лампах.
ЕОМ першого покоління в якості елементної бази використовували електронні лампи і реле; оперативна пам'ять виконувалася на тригерах, пізніше на феритових сердечниках.
4
Елементна база перших обчислювальних машин - електронні лампи - визначала їх великі габарити, значне енергоспоживання, низьку надійність і, як наслідок, невеликі обсяги виробництва і вузьке коло користувачів, головним чином, зі світу науки.У таких машинах практично не було коштів суміщення операцій виконуваної програми і розпаралелювання роботи різних пристроїв; команди виконувалися одна за одною, АЛУ простоювало в процесі обміну даними з зовнішніми пристроями, набір яких був дуже обмеженим. Об'єм оперативної пам'яті БЕСМ-2, наприклад, становив 2048 39-розрядних слів, в якості зовнішньої пам'яті використовувалися магнітні барабани і накопичувачі на магнітній стрічці. Дуже трудомістким і малоефективним був процес спілкування людини з машиною першого покоління. Як правило, сам розробник, який написав програму в машинних кодах, вводив її в пам'ять ЕОМ за допомогою перфокарт і потім вручну керував її виконанням. Електронний монстр на певний час віддавався в безроздільне користування програмісту, і від рівня його майстерності, здатності швидко знаходити і виправляти помилки і вміння орієнтуватися за пультом ЕОМ багато в чому залежала ефективність рішення обчислювальної задачі. Орієнтація на ручне управління визначала відсутність яких би то не було можливостей буферизації програм.
ЕОМ першого покоління відрізнялися невисокою надійністю, вимагали системи охолодження і мали значні габарити. Процес програмування вимагав значного мистецтва, хорошого знання архітектури ЕОМ і її програмних можливостей. Спочатку використовувалося програмування в кодах ЕОМ (машинний код), потім з'явилися автокоди і асемблери, в певній мірі автоматизують процес програмування задач. ЕОМ першого покоління використовувалися для науково-технічних розрахунків.
Процес програмування більше нагадував мистецтво, яким займався дуже вузьке коло математиків, електроніків і фізиків.
Всі ЕОМ I-го покоління функціонували на основі електронних ламп, що робило їх ненадійними - лампи доводилося часто міняти. Ці комп'ютери були величезними, незручними і дуже дорогими машинами, які могли придбати тільки крупні корпорації і уряди. Лампи споживали величезну кількість електроенергії і виділяли багато тепла.
5
Притому для кожної машини використовувалася своя мова програмування. Набір команд був невеликим, схема арифметико-логічного пристрою і пристрою управління достатньо проста, програмне забезпечення практично було відсутнє. Показники обсягу оперативної пам'яті і швидкодії були низькими. Для введення-виведення використовувалися перфострічки, перфокарти, магнітні стрічки і друкуючі пристрої, оперативні пристрої, що запам'ятовують були реалізовані на основі ртутних ліній затримки електронно трубок.
Ці незручності почали долати шляхом інтенсивної розробки засобів автоматизації програмування, створення систем обслуговуючих програм, що спрощують роботу на машині і збільшують ефективність її використання. Це, в свою чергу, зажадало значних змін в структурі комп'ютерів, направлених на те, щоб наблизити її до вимог, що виникли з досвіду експлуатації комп'ютерів.
6
3) Друге покоління ЕОМ
У 1949 році в США був створений перший напівпровідниковий прилад, який замінює електронну лампу. Він отримав назву транзистор. У 60-х роках транзистори стали елементної базою для ЕОМ другого покоління. Перехід на напівпровідникові елементи поліпшив якість ЕОМ по всіх параметрах: вони стали компактніше, надійніше, менш енергоємними. Швидкодію більшості машин досягло десятків і сотень тисяч операцій в секунду. Об'єм внутрішньої пам'яті зріс в сотні разів в порівнянні з ЕОМ першого покоління. Велике розвиток отримали пристрої зовнішньої (магнітної) пам'яті: магнітні барабани, накопичувачі на магнітних стрічках. Завдяки цьому з'явилася можливість створювати на ЕОМ інформаційно-довідкові, пошукові системи (це пов'язано з необхідністю тривалий час зберігати на магнітних носіях великі обсяги інформації). За часів другого покоління активно стали розвиватися мови програмування високого рівня. Першими з них були ФОРТРАН, АЛГОЛ, Кобол. Програмування як елемент грамотності стало широко розповсюджуватися, головним чином серед людей з вищою освітою.
Друге покоління ЕОМ - це перехід до транзисторної елементної бази, поява перших міні-ЕОМ.
Комп'ютери другого покоління зазвичай складалися з великої кількості друкованих плат, кожна з яких містила від одного до чотирьох логічних вентилів або тригерів. Зокрема, IBM Standard Modular System визначала стандарт на такі плати і роз'єми підключення для них. В 1959 році на основі транзисторів IBM випустила мейнфрейм IBM 7090 і машину середнього класу IBM 1401. Остання використовувала перфокарточная введення і стала найпопулярнішим комп'ютером загального призначення того часу: в період 1960-1964 рр. було випущено більше 100 тис. екземплярів цієї машини. У ній використовувалася пам'ять на 4000 символів (пізніше збільшена до 16 000 символів). Багато аспектів цього проекту були засновані на бажанні замінити перфокарточная машини, які широко використовувалися починаючи з 1920-х до самого початку 1970-х рр. В 1960 році IBM випустила транзисторную IBM 1620, спочатку тільки перфоленточную, але незабаром оновлену до перфокарт. Модель стала популярна в якості наукового комп'ютера, було випущено близько 2000 примірників. У машині використовувалася пам'ять на магнітних сердечниках об'ємом до 60 000 десяткових цифр.
7
У тому ж 1960 році DEC випустила свою першу модель - PDP-1, призначену для використання технічним персоналом в лабораторіях і для досліджень.
В 1961 році Burroughs Corporation випустила B5000, перший двопроцесорний комп'ютер з віртуальної пам'яттю. Іншими унікальними особливостями були стековая архітектура, адресація на основі дескрипторів, і відсутність програмування безпосередньо на мові асемблера.
Комп'ютер другого покоління IBM 1401, що випускався на початку 1960-х, зайняв близько третини світового ринку комп'ютерів, було продано більше 10 000 таких машин.
Застосування напівпровідників дозволило поліпшити не тільки центральний процесор, але і периферійні пристрої.Друге покоління пристроїв зберігання даних дозволяло зберігати вже десятки мільйонів символів і цифр. З'явився поділ на жорстко закріплені (fixed) пристрої зберігання, пов'язані з процесором високошвидкісним каналом передачі даних, і змінні (removable) пристрої. Заміна касети дисків в змінному пристрої вимагала лише кілька секунд. Хоча ємність змінних носіїв була зазвичай нижче, але їх заменяемость давала можливість збереження практично необмеженого обсягу даних. Магнітна стрічка зазвичай застосовувалося для архівації даних, оскільки надавала більший обсяг при меншій вартості.
У багатьох машинах другого покоління функції спілкування з периферійними пристроями делегувалися спеціалізованим співпроцесор. Наприклад, в той час як периферійний процесор виконує читання або пробивання перфокарт, основний процесор виконує обчислення або розгалуження за програмою. Одна шина даних переносить дані між пам'яттю і процесором в ході циклу вибірки і виконання інструкцій, і зазвичай інші шини даних обслуговують периферійні пристрої. на PDP-1 цикл звернення до пам'яті займав 5 мікросекунд; більшість інструкцій вимагали 10 мікросекунд: 5 на вибірку інструкції і ще 5 на вибірку операнда.
«Сетунь» була першим комп'ютером на основі троичной логіки, розроблена в 1958 році в Радянському Союзі. Першими радянськими серійними напівпровідниковими ЕОМ стали «Весна» і «Сніг», що випускаються з 1964 по 1972 рік. Пікова продуктивність ЕОМ «Сніг» склала 300 000 операцій в секунду. Машини виготовлялися на базі транзисторів з тактовою частотою 5 МГц. Всього було випущено 39 ЕОМ.
8
Кращою вітчизняної ЕОМ 2-го покоління вважається БЕСМ-6, створена в 1966 році.
Отримує подальший розвиток принцип автономії - він реалізується вже на рівні окремих пристроїв, що виражається в їх модульній структурі. Пристрої введення-виведення забезпечуються власними УУ (званими контролерами), що дозволило звільнити центральне УУ від управління операціями вводу-виводу.
Удосконалення і здешевлення ЕОМ привели до зниження питомої вартості машинного часу і обчислювальних ресурсів в загальній вартості автоматизованого рішення задачі обробки даних, в той же час витрати на розробку програм (тобто програмування) майже не знижувалися, а в ряді випадків мали тенденцію до зростання . Таким чином, намічалася тенденція до ефективного програмування, яка почала реалізовуватися в другому поколінні ЕОМ і отримує розвиток до теперішнього часу.
9
4)Третє покоління ЕОМ
Третє покоління ЕОМ створювалося на новій елементній базі - інтегральних схемах: на маленькій пластині з напівпровідникового матеріалу, площею менше 1 см 2 монтувалися складні електронні схеми. Їх назвали інтегральними схемами (ІС). Перші ІС містили в собі десятки, потім - сотні елементів (транзисторів, опорів та ін.). Коли ступінь інтеграції (кількість елементів) наблизилася до тисячі, їх стали називати великими інтегральними схемами - БІС; потім з'явилися надвеликі інтегральні схеми - НВІС. ЕОМ третього покоління почали проводитися в другій половині 60-х років, коли американська фірма IBM приступила до випуску системи машин IBM -360. У Радянському Союзі в 70-х роках почався випуск машин серії ЄС ЕОМ (Єдина Система ЕОМ). Перехід до третього покоління пов'язаний з істотними змінами архітектури ЕОМ. З'явилася можливість виконувати одночасно кілька програм на одній машині. Такий режим роботи називається мультипрограмним (багатопрограмних) режимом. Швидкість роботи найпотужніших моделей ЕОМ досягла кількох мільйонів операцій в секунду. На машинах третього покоління з'явився новий тип зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв - магнітні диски. Широко використовуються нові типи пристроїв введення-виведення: дисплеї, графічні. У цей період істотно розширилися області застосування ЕОМ. Стали створюватися бази даних, перші системи штучного інтелекту, системи автоматизованого проектування (САПР) та управління (АСУ). У 70-ті роки отримала потужний розвиток лінія малих (міні) ЕОМ.
Елементна база ЕОМ - малі інтегральні схеми (МІС), що містили на одній платівці сотні або тисячі транзисторів. Управління роботою цих машин відбувалося з алфавітно-цифрових терміналів. Для управління використовувалися мови високого рівня і Асемблер. Дані та програми вводилися як з терміналу, так і з перфокарт і перфострічок. Машини призначалися для широкого використання в різних областях науки і техніки (проведення розрахунків, управління виробництвом, рухомими об'єктами і ін.). Завдяки інтегральних схем вдалося істотно поліпшити техніко-експлуатаційні характеристики ЕОМ і різко знизити ціни на апаратне забезпечення. Наприклад, машини третього покоління в порівнянні з машинами другого покоління мають більший обсяг оперативної пам'яті, збільшене швидкодія, підвищену надійність, а споживана потужність, яку займає площу і маса зменшилися.
10
5)Четверте покоління ЕОМ
Чергове революційна подія в електроніці сталося в 1971 році, коли американська фірма Intel оголосила про створення мікропроцесора. Мікропроцесор - це надвелика інтегральна схема, здатна виконувати функції основного блоку комп'ютера - процесора. Спочатку мікропроцесори стали вбудовувати в різні технічні пристрої: верстати, автомобілі, літаки. Поєднавши мікропроцесор з пристроями введення-виведення, зовнішньої пам'яті, отримали новий тип комп'ютера: мікроЕОМ. МікроЕОМ відносяться до машин четвертого покоління. Істотною відмінністю мікроЕОМ від своїх попередників є їх малі габарити (розміри побутового телевізора) і порівняльна дешевизна. Це перший тип комп'ютерів, який з'явився в роздрібному продажі. Найпопулярнішою різновидом ЕОМ сьогодні є персональні комп'ютери (ПК). Перший ПК з'явився на світ в 1976 році в США. З 1980 року «законодавцем мод» на ринку ПК стає американська фірма IBM. Її конструкторам вдалося створити таку архітектуру, яка стала фактично міжнародним стандартом на професійні ПК. Машини цієї серії отримали назву IBM PC (Personal Computer).Поява і поширення ПК за своїм значенням для суспільного розвитку можна порівняти з появою книгодрукування. Саме ПК зробили комп'ютерну грамотність масовим явищем. З розвитком цього типу машин з'явилося поняття «інформаційні технології», без яких вже стає неможливим обійтися в більшості областей людської діяльності. Інша лінія в розвитку ЕОМ четвертого покоління, це - суперкомп'ютер. Машини цього класу мають швидкодію сотні мільйонів і мільярди операцій в секунду. Суперкомп'ютер - це багатопроцесорний обчислювальний комплекс.
Елементна база ЕОМ - великі інтегральні схеми (ВІС). Найбільш яскраві представники четвертого покоління ЕОМ - персональні комп'ютери (ПК). Зв'язок з користувачем здійснювалася за допомогою кольорового графічного дисплея з застосуванням мов високого рівня.
Четверте покоління - це теперішнє покоління комп'ютерної техніки, розроблене після 1970 року.
Вперше стали застосовуватися великі інтегральні схеми (ВІС), які по потужності приблизно відповідали 1000 ІС. Це призвело до зниження вартості виробництва комп'ютерів.
11
В 1980 р центральний процесор невеликої ЕОМ виявилося можливим розмістити на кристалі площею 1/4 дюйма (0,635 см2.). Біси застосовувалися вже в таких комп'ютерах, як "Ілліак", "Ельбрус", "Макінтош". Швидкодія таких машин складає тисячі мільйонів операцій в секунду. Ємність ОЗУ зросла до 500 млн. Двійкових розрядів. У таких машинах одночасно виконуються декілька команд над декількома наборами операндів.
C точки зору структури машини цього покоління є багатопроцесорними і багатомашинні комплекси, що працюють на загальну пам'ять і загальне поле зовнішніх пристроїв. Ємність оперативної пам'яті близько 1 - 64 Мбайт.
Поширення персональних комп'ютерів до кінця 70-х років призвело до деякого зниження попиту на великі ЕОМ і міні-ЕОМ. Це стало предметом серйозного занепокоєння фірми IBM (International Business Machines Corporation) - провідної компанії по виробництву великих ЕОМ, і в 1979 році фірма IBM вирішила спробувати свої сили на ринку персональних комп'ютерів, створивши перші персональні компьютери- IBM PC.
Машини призначалися для різкого підвищення продуктивності праці в науці, виробництві, управлінні, охороні здоров'я, обслуговуванні і побуті. Високий ступінь інтеграції сприяла збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, що призвело до збільшення швидкодії ЕОМ і зниження її вартості. Все це робить істотний вплив на логічну структуру (архітектуру) ЕОМ і на її ПЗ. Тіснішої стає зв'язок структури машини та її програмного забезпечення, особливо операційної системи (ОС) (або монітора) - набору програм, які організовують безперервну роботу машини без втручання людини.
12
Список літератури і інтернет ресурсів
http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/IZISK/INFORMAT/METOD/3/frame/2.htm
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%F1%F2%EE%F0%E8%FF_%E2%FB%F7%E8%F1%EB%E8%F2%E5%EB%FC%ED % EE% E9_% F2% E5% F5% ED% E8% EA% E8
http://www.gym075.edusite.ru/istoriyavt.html
http://edu.dvgups.ru/METDOC/ITS/IZISK/INFORMAT/METOD/3/frame/2.htm
13