История развития эвм для ребенка

История развития эвм для ребенка thumbnail

История компьютеров связана с постоянным развитием электроники в результате чего ПК имеется у каждого дома. Когда же появился компьютер? Самый первый компьютер в мире был создан в 1600 годах в виде калькулятора. Первый компьютер ближе к нашему типу был создан в 1941 году и выглядел далеко не таким, каким мы видим его сейчас. Развитие компьютеров прошло 5 больших поколений. О том как происходило возникновение первых компьютеров, и о технологиях способствующих появлению персонального компьютера – кратко расскажет наша статья.

Когда появился первый компьютер?

На протяжении всей истории существования человека он то и дело пытался совершенствовать мир вокруг, чтобы улучшить свою жизнь сделать ее проще и комфортнее. История создания компьютера – это прежде всего стремление человека изобрести устройство для решения задач, непосильных для человеческого разума. И как показывает практика, задача эта исполнена на «ура».

Если вы думаете, что компьютер появился несколько десятилетий назад, то глубоко заблуждаетесь, ведь его история насчитывает несколько столетий. Конечно же, первые предки современного ПК были очень примитивными и даже язык не поворачивается назвать их «компьютерами», но не пройдя всех этих этапов становления он, возможно, не стал таким чудом техники.

Итак, первым созданным компьютером в истории человечества считается машина для подсчетов Блеза Паскаля, возникшая в 1642 году. Это был первый примитивный калькулятор, который помогал изобретателю слагать и вычитать. Изобретение Паскаля считается нулевым этапом в разработке компьютеров и для своего времени это было прогрессивное устройство, ведь ранее никаких попыток механизировать вычисления не было.

Придуманный Паскалем «компьютер» назвали «Паскалина» и представлял он собой ящик с многочисленными шестернями. С помощью колесиков прибор позволял вводить числа от 0 до 9, а в верхней части корпуса, после ввода исходных данных, показывался результат.

Аппарат Паскаля – первый компьютер

История создания и развития компьютеров

Нулевой этап в разработке компьютера продлился достаточно длительное время, ведь история развития компьютеров была скачкообразной. Изобретение Паскаля получило свое совершенствование в 1671 году. Немецкий математик Густав Лейбниц изобрел на основе зубчатого колеса арифмометр, который «умел» выполнять не два, а четыре действия. После этого скачка в развитии компьютера наступило полуторавековое затишье, предшествующее грандиозному прорыву в развитии.

Первое поколение ЭВМ: ламповые компьютеры

Эпоху достаточно примитивных компьютеров прерывают первые ЭВМ, создание которых началось с 30-х годов на основе электронных ламп и реле. Это были громоздкие, неудобные в использовании, но прогрессивные для своего времени, компьютеры. Цена такого изобретения кусалась, поэтому позволить себе приобрести такую «штуку» могли только крупные корпорации и правительства некоторых стран.

Кроме дороговизны, были у первых электронных компьютеров и другие недостатки:

  • Большой электронный механизм требовал много электроэнергии и выделял много тепла.
  • Программное обеспечение в компьютере практически отсутствовало.
  • Количество команд, которые выполнял такой компьютер, было небольшим.
  • Выполнение действий было медленным, крайне мало было оперативной памяти.

Один из главных минусов ламповых компьютеров был как раз в этих самых лампах. Так как в одном устройстве их было порядка 15-30 тысяч, то, в случае поломки и необходимости замены, требовалось много времени и усилий, чтобы найти лампу и ее заменить.

Один из первых ламповых компьютеров – ENIAC

Появление транзисторов и второе поколение ЭВМ

В 60-х годах произошел очередной виток в развитии — история компьютера перешла на второе поколение ЭВМ. Послужило этому изобретение транзистора – первого полупроводника, заменяющего электронную лампу.

  • Габариты такого компьютера значительно уменьшились.
  • Увеличилась производительность – от сотен тысяч до 1 млн. операций в секунду.
  • Память компьютера составляла несколько десятков тысяч слов, оперативка достигала до 32 Кбайт.
  • Благодаря транзисторному компьютеру начинается развитие языков программирования высокого уровня.

Изобретение транзистора поспособствовало настоящему всплеску в развитии компьютера. В различных странах — США, СССР, Англии, Франции, Японии — разрабатывают свои, все более совершенные вычислительные машины. Появляются устройства внешней памяти, устройства для ввода/вывода, многопроцессорная обработка и менее значимые структурные изменения компьютера.

Третье поколение ЭВМ: первые стандарты

Период с конца 60-х и до конца 70-х история создания компьютера относит к эпохе интегральных схем. Их появление позволило сделать серьёзный прыжок в развитии вычислительной техники – весь этот период именуют третьим поколением компьютеров. Возможность интегрировать в одну микросхему несколько полупроводниковых приборов позволило тогдашнему компьютеру значительно приблизиться к тому ПК, который мы знаем сегодня.

  • Компьютер значительно уменьшился в размере – его можно было с легкостью поставить на стол.
  • Производительность увеличена до миллионов операций в секунду.
  • За счет создания микросхем гораздо упростилась не только эксплуатация компьютера, но и его ремонт.
  • Машины третьего поколения были программно-совместимыми между собой, так как имели общую архитектуру.
  • Компьютер мог выполнять несколько задач одновременно.
  • В качестве внешних запоминающих устройств используются магнитные диски, которые работают гораздо быстрее своих предшественниц — магнитных лент.

Лидер по производству компьютеров IBM к началу 70-х выпустил более 20 различных моделей ЭВМ. В одной из последних разработок этого времени впервые появляется кэш-память. Над улучшением разработок многие страны объединяют усилия и подписывают соглашение о сотрудничестве в области вычислительной техники.

Компьютер класса «мейнфрейм» – IBM System/360

Четвертое поколение ЭВМ: микропроцессоры

В 70-е годы компьютер, наконец, стал персональным и доступным – начался период, который история создания компьютера кратко обозначает как «четвертое поколение ЭВМ». Возникновение этой ступени развития компьютера стало возможным благодаря созданию компанией Intel первого микропроцессора. Вычислительная техника получила большое преимущество и начала быстро апгрейдиться – с каждым годом компьютеры становились все мощнее и компактнее.

История появления компьютера нового поколения началась с того, что японская компания Busicom заказала у американской корпорации Intel 12 микросхем для калькуляторов. Устройства были разных моделей и для каждого требовалась своя микросхема, но заморачиваться над маленьким заказом с созданием разных микросхем специалисты Intel не стали. Они просто сделали универсальный микропроцессор, который подошел бы в любое из устройств. Это стало толчком к тому, чтобы в 1972 году был создан более сложный 8-разрядный микропроцессор, который был использован уже в компьютерах.

Первые персональные компьютеры

Во второй половине 70-х годов развитие компьютеров достигло того момента, когда создание компьютера, доступного каждому, перестало быть проблемой. Но разработали его вовсе не крупные корпорации и мировые гиганты в производстве техники, а два студента — Стивен Джобс и Стив Возняк. Работали энтузиасты в гараже, создав там «Клуб самодельных компьютеров», который позже превратится в корпорацию «Apple Computer».

Это был первый компьютер, нацеленный на простых покупателей, а не на программистов – ПК не надо было собирать самому, он продавался в полностью готовом к использованию виде. Идея персонального компьютера была настолько успешной, а товар востребованным, что ее с успехом подхватили и другие производители.

Один из первых серийных компьютеров – Apple II

Пятое поколение ЭВМ: попытка создания искусственного интеллекта

Некоторые эксперты выделяют всего четыре поколения развития компьютеров, предпочитая считать, что последний этап продолжается и до наших дней. На самом же деле, с середины 80-х возникает пятое поколение компьютеров, которое мы можем наблюдать воочию. Перед современными разработчиками стоит чрезвычайно непростая задача – создать интеллектуальный компьютер. Внедрение в вычислительную технику искусственного интеллекта продолжается и уже в этом направлении есть хорошие достижения.

Тем не менее пока далеко до создания по-настоящему интеллектуального компьютера, который мог бы не только автоматизировано решать задачи, но и самостоятельно манипулировать полученными данными и развить способность обучаться благодаря нейросетям.

Персональные компьютеры сегодня

История возникновения компьютера прошла долгий и тернистый путь и именно благодаря этому сегодня каждый из нас может использовать персональный компьютер с различными техническими наворотами. Но, оказывается, и тот вариант ПК, который мы используем сейчас, недостаточно совершенен и улучшается уже сегодня:

  • Ученые Массачусетского технологического института работают над тем, чтобы устранить из персональных компьютеров провода. Это приспособление для передачи информации устарело и требует апгрейда — отличной заменой традиционным проводам станут импульсы германиевых лазеров, которые уже внедряют в компьютер.
  • Интересным направлением развития современного ПК можно считать внедрение в него различных умных гаджетов. Умные часы, сенсоры сердцебиения, датчики осанки – все это мы видели вне персонального компьютера, теперь же ведутся работы по внедрению в него этих полезных для здоровья находок.
  • В компьютер планируется внедрить новую технологию хранения данных – мемристорную память. Благодаря уникальным чипам из диоксида титана и платины компьютер сможет обрабатывать данные в 1 000 раз быстрее, совершать миллионы циклов перезаписи и моментально обрабатывать сведенья.
  • Для современных компьютеров длительное хранение энергии также является проблемой, поэтому ведутся активные разработки в направлении инновационных батарей для компьютера, которые позволят заряжать и разряжать аккумулятор много тысяч раз.
  • Последние разработки компьютеров и вовсе кажутся пугающими – нам предлагают совместить электронно-вычислительную машину с человеческим мозгом! Такая киборгизация компьютера предполагает присоединение своеобразной полимерной сетки с электродами к специальным имплантам-нейронам в мозге человека. Предполагается большой арсенал функций компьютера: от лечения болезни Альцгеймера и Паркинсона до управления сложными конструкциями силой мысли.

Компьютер прошел долгий путь, прежде чем пришел к нам в мощном и компактном виде. Но его развитие не заканчивается и, вполне возможно, что уже завтра это устройство изменится до неузнаваемости и также кардинально изменит жизнь каждого из нас.

22.04.2019
| Обновление статьи:

Автор: Taras PROFVEST

Источник


Поколения современных ЭВМ

Историю развития современных ЭВМ разделяют на 4
поколения. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная,
нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных
средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни
тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника
проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы,
транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры,
появления новых возможностей, расширения областей применения и характера
использования. Этот прогресс показан в данной таблице:

П О К О Л
Е Н И Я  Э В М

ХАРАКТЕРИСТИКИ

I

II

III

IV

Годы применения

1946-1958

1958-1964

1964-1972

1972 — настоящее время

Основной элемент

Эл.лампа

Транзистор

ИС

БИС

Количество ЭВМ в мире (шт.)

Десятки

Тысячи

Десятки тысяч

Миллионы

Быстродействие (операций в сек.)

103-144

104-106

105-107

106-108

Носитель информации

Перфокарта, Перфолента

Магнитная Лента

Диск

Гибкий и лазерный диск

Размеры ЭВМ

Большие

Значительно меньше

Мини-ЭВМ

микроЭВМ


I поколение

(до 1955 г.)

Все ЭВМ I-го поколения были сделаны на основе
электронных ламп, что делало их ненадежными — лампы приходилось часто
менять. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими
машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и
правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и
выделяли много тепла.

Притом для каждой машины использовался свой язык
программирования. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического
устройства и устройства управления достаточно проста, программное
обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти
и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты,
перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства, оперативные
запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки
электроннолучевых трубок.

Эти неудобства начали преодолевать путем
интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания
систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих
эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало
значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы
приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.


Основные компьютеры первого
поколения

· 1946г. ЭНИАК

В 1946 г. американские
инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж. У. Моучли в Пенсильванском
университете сконструировали, по заказу военного ведомства США, первую
электронно-вычислительную машину — “Эниак” (Electronic Numerical Integrator
and Computer), которая предназначалась для решения задач баллистики. Она
работала в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1», выполняя за одну секунду 300
умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м. в длину, объём —
85 м3.,
вес — 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и 1500 реле.
Мощность ее была до 150 кВт.

· 1949г. ЭДСАК

Первая машина с хранимой программой — ”Эдсак” —
была создана в Кембриджском университете (Англия) в
1949 г.
Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных линиях задержки. Время
выполнения сложения было 0,07 мс, умножения — 8,5 мс.

· 1951г. МЭСМ

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев
предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ – Малой электронной
счетно-решающей машины (МЭМС). В 1951г. МЭСМ официально вводится в
эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина
оперировала с 20­разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в
секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.

· 1951г. UNIVAC-1. (Англия)

В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC)
— первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые
была использована магнитная лента для записи и хранения информации.

· 1952-1953г. БЭСМ-2

Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2 (большая электронная
счетная машина) с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду над
39-разрядными двоичными числами. Оперативная память на
электронно-акустических линиях задержки — 1024 слова, затем на
электронно-лучевых трубках и позже на ферритовых сердечниках. ВЗУ состояло
из двух магнитных барабанов и магнитной ленты емкостью свыше 100 тыс. слов.

II
поколение

(1958-1964)

В 1958 г. в ЭВМ были применены
полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более
надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные
вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был
заменить ~ 40 электронных ламп и работал с большей скоростью.

Во II-ом поколении компьютеров дискретные
транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве
носителей информации использовались магнитные ленты («БЭСМ-6»,
«Минск-2″,»Урал-14») и магнитные сердечники, появились
высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные
барабаны и первые магнитные диски.

В качестве программного обеспечения стали
использовать языки программирования высокого уровня, были написаны
специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения
вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд:
последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.

Появился широкий набор библиотечных программ для
решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы,
управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в
дальнейшем выросли современные операционные системы.

Машинам второго поколения была свойственна
программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных
информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к
созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на
микроэлектронной технологической базе.

III
поколение

(1964-1972)

В 1960 г. появились первые интегральные
системы (ИС), которые получили широкое распространение в связи с малыми
размерами, но громадными возможностями. ИС — это кремниевый кристалл,
площадь которого примерно 10 мм2. 1 ИС способна заменить десятки
тысяч транзисторов. 1 кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный
“Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10
млн. операций в секунду.

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести
моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами
третьего поколения.

Машины третьего поколения — это семейства машин с
единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы
в них используются интегральные схемы, которые также называются
микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые
операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования,
т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления
памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система
или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения — семейства
IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая
система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри
семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в
секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

IV
поколение

(с 1972 г. по настоящее время)

Четвёртое поколение — это теперешнее поколение
компьютерной техники, разработанное после 1970 года.

Впервые стали применяться большие интегральные
схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это
привело к снижению стоимости производства компьютеров.

В
1980 г.
центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на
кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см2.). БИСы применялись уже в
таких компьютерах, как “Иллиак”, ”Эльбрус”, ”Макинтош ”. Быстродействие
таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Емкость ОЗУ
возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно
выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры машины этого поколения
представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие
на общую память и общее поле внешних устройств. Ёмкость оперативной памяти
порядка 1 — 64 Мбайт.

Распространение персональных компьютеров к концу
70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ.
Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International
Business Machines Corporation) — ведущей компании по производству больших
ЭВМ, и в 1979 г.
фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров,
создав первые персональные компьютеры- IBM PC.


Какими должны быть
компьютеры V поколения

Сейчас ведутся интенсивные разработки ЭВМ V
поколения. Разработка последующих поколений компьютеров производится на
основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции,
использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Ставятся совершенно другие задачи, нежели при
разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV
поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области
числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей
разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта
машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов),
развитие «интеллектуализации» компьютеров — устранения барьера между
человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с
рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса,
узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на
другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не
обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во
всех областях.

Источник