История развития вычислительной техники
Технические средства реализации информационных процессов
История развития ВТ имеет несколько периодов: механический, электромеханический и электронный.
Для проведения вычислений в Древнем Вавилоне (около 3 тыс. лет до н.э.), а затем в Древней Греции и Древнем Риме (IV век до н.э.) использовали счетные доски под названием абак. Доска абака представляла собой глиняную пластину с углублениями, в которые раскладывали камушки. В дальнейшем углубления были заменены проволокой с нанизанными косточками (прообраз счет).
В 17 веке в Европе ученые-математики (В. Шиккард (1623 г.) и Блез Паскаль (1642 г.), Г. Лейбниц (1671 г.)) изобретают механические машины, способные автоматически выполнять арифметические действия (прообраз арифмометра).
В первой трети 19 века английский математик Ч. Бэббидж разработал проект программируемого автоматического вычислительного механического устройства, известного как «аналитическая машина» Бэббиджа. Меценат проекта графиня Ада Августа Лавлейс была программистом этой «аналитической машины».
Г. Холлерит в 1888 г. создал электромеханическую машину, которая состояла из перфоратора, сортировщика перфокарт и суммирующей машины, названной табулятором. Впервые эта машина использовалась в США при обработке результатов переписи населения.
Скорость вычислений в механических и электромеханических машинах была ограничена, поэтому в 1930-х гг. начались разработки электронных вычислительных машин (ЭВМ), элементной базой которых стала трехэлектродная вакуумная лампа.
В 1946 г. в университете г. Пенсильвания (США) была построена электронная вычислительная машина, получившая название UNIAK. Машина весила 30 т, занимала площадь 200 кв.м., содержала 18000 ламп. Программирование велось путем установки переключателей и коммутации разъемов. В результате на создание и выполнение даже самой простой программы требовалось очень много времени. Сложности в программировании на UNIAK натолкнули Джона фон Неймана, бывшего консультантом проекта, на разработку новых принципов построения архитектуры ЭВМ.
В СССР первая ЭВМ была создана в 1948 г.
Историю развития ЭВМ принято рассматривать по поколениям.
Первое поколение (1946-1960) – это время становления архитектуры машин фон-неймановского типа, построенных на электронных лампах с быстродействием 10-20 тыс.оп/с. ЭВМ первого поколения были громоздкими и ненадежными. программные средства были представлены машинными языками.
В 1950 г. в СССР была запущена в эксплуатацию МЭСМ (малая электронная счетная машина), а еще через два года появилась большая электронно-счетная машина (10 тыс.оп/с).
Второе поколение (1960 – 1964) – это машины, построенные на транзисторах с быстродействием до сотен тысяч операций в секунду. Для организации внешней памяти стали использоваться магнитные барабаны, а для основной памяти – магнитные сердечники. В это же время были разработаны алгоритмические языки высокого уровня, как Алгол, Кобол, Фортран, которые позволили составлять программы, не учитывая тип машины. Первой ЭВМ с отличительными чертами второго поколения была IBM 704.
Третье поколение (1964 – 1970) характеризуются тем, что вместо транзисторов стали использоваться интегральные схемы (ИС) и полупроводниковая память.
Большинство машин, относящихся к третьему поколению по своим особенностям, входили в состав серии (семейства) машин «System/360» (аналог ЕС ЭВМ), выпущенной фирмой IBM в середине 60-х гг. Машины этой серии имели единую архитектуру и были программно совместимыми.
В этот время в СССР появился первый суперкомпьютер БЭСМ 6, который имел производительность 1 млн. оп/с.
Четвертое поколение (1970 – 1980) – это машины, построенные на больших интегральных схемах (БИС). Такие схемы содержат до нескольких десятков тысяч элементов в кристалле. ЭВМ этого поколения выполняют десятки и сотни миллионов операций в секунду.
В 1971 г. появился первый в мире четырехразрядный микропроцессор Intel 4004, содержащий 2300 транзисторов на кристалле, а еще через год - восьмиразрядный процессор Intel 8008. Создание микропроцессоров послужило основой для разработки персонального компьютера (ПК), т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на работу одного пользователя.
1973 г. фирма Xerox создала первый прототип персонального компьютера.
1974 г. появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800, для которого в конце 1975 г. Пол Ален и Билл Гейтс написали интерпретатор языка Бэйсик.
В августе 1981 г. фирма IBM выпустила компьютер IBM PC. В качестве основного микропроцессора использовали новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel 8088. ПК был построен в соответствии с принципами открытой архитектуры. Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами различных производителей. Через один – два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-разрядных компьютеров.
В настоящее время существует множество разновидностей ЭВМ, которые классифицируются: по элементной базе, принципам действия, стоимости, размерам, производительности, назначению и областям применения.
СуперЭВМ и большие ЭВМ (мэйнфреймы) – применяются для проведения сложных научных расчетов или для обработки больших потоков информации на крупных предприятиях. Они, как правило, являются главными компьютерами корпоративных вычислительных сетей.
Мини- и микро ЭВМ применяются для создания систем управления крупных и средних предприятий.
Персональные компьютеры предназначены для конечного пользователя. В свою очередь ПК подразделяют на настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели.