Презентация на тему: История развития компьютеров

ИСТОРИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Содержание Введение Счетные устройства до появления ЭВМ Электронно-вычислительный период Перспективы развития Заключение

Первые средства счета Кости с зарубками («вестоницкая кость», Чехия, 30 тыс. лет до н.э) Узелковое письмо (Южная Америка, VII век н.э.) узлы с вплетенными камнями Обозначали ушедших на войну, умерших, родившихся и другое.

Счет на камнях Первобытный человек складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число было велико, он складывал из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины.

Абак Соробан (Япония) – XV-XVI века. Суан-пан (Китай) - VI век. Абак (Древний Рим) - V-VI век. Счеты (Россия) – XVII век.

Палочки Непера Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером (1550-1617гг.). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер изобрел логарифмы.

Логарифмическая линейка В 1654 г. Роберт Биссакар, а в 1657 г. независимо С. Патридж (Англия) разработали прямоугольную логарифмическую линейку - это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней.

Первые проекты счетных машин Леонардо да Винчи (XV век) – суммирующее устройство с зубчатыми колесами: сложение 13-разрядных чисел В. Шиккард (XVI век) – суммирующие «счетные часы»: сложение и умножение 6-разрядных чисел

«Паскалина» (1642) Блез Паскаль (1623 - 1662) машина построена. зубчатые колеса сложение и вычитание 8-разрядных чисел

Машина Лейбница (1672) Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716) сложение, вычитание, умножение, деление! 12-разрядные числа

Перфокарты Жаккара Французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал первый образец машины, управляемой введением в нее информацией. В 1802 г. он построил машину, которая облегчила процесс производства тканей со сложным узором.

Арифмометр Однера (1880) В 1880г. В.Т. Однер создает в России арифмометр с зубчаткой с переменным количеством зубцов, а в 1890 году налаживает массовый выпуск усовершенствованных арифмометров .

Аналитическая машина Ч. Бэббиджа (1821) Построена в 1960-х годах по чертежам Ч. Бэббиджа. Автоматическое выполнение операций («мельница»). Для хранения данных используется память («склад»). Программа вводится «на ходу». Первая программистка – Ада Лавлейс (1842).

Сложные механические устройства Машина Германа Холлерита. (идея перфокарты, электрический ток) Машина Кондрада Цузе (первая двоичная цифровая машина).

«Марк-I» (1944) Разработчик – Говард Айкен (1900-1973) Первый автоматический компьютер в США: длина 17 м, вес 5 тонн 75 000 электронных ламп 3000 механических реле сложение – 3 секунды, деление – 12 секунд

«Марк-I» (1944) Хранение данных на бумажной ленте А это – программа…

Аналоговые вычислительные машины Достоинства АВМ: высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала; простота конструкции АВМ; лёгкость подготовки задачи к решению; наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования. Недостатки АВМ: малая точность получаемых результатов (до 10%); алгоритмическая ограниченность решаемых задач; ручной ввод решаемой задачи в машину; большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи.

Электронно-вычислительные машины Достоинства ЭВМ: высокая точность вычислений; универсальность; автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи; разнообразие задач, решаемых ЭВМ; независимость количества оборудования от сложности задачи. Недостатки ЭВМ: сложность подготовки задачи к решению (необходимость специальных знаний методов решения задач и программирования); недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов; сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание; требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры.

Поколения компьютеров I поколение (1945 - 1955) электронно-вакуумные лампы II поколение (1955 - 1965) транзисторы III поколение (1965 - 1980) интегральные микросхемы IV поколение (1980 - …) большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

Первое поколение ЭВМ (1945-1955) на электронных лампах быстродействие 10-20 тысяч операций в секунду каждая машина имеет свой язык нет операционных систем ввод и вывод: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты

Принципы фон Неймана («Предварительный доклад о машине EDVAC», 1945) Принцип двоичного кодирования: вся информация кодируется в двоичном виде. Принцип программного управления: 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. Принцип адресности: память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

Компьютеры С.А. Лебедева 1951. МЭСМ – малая электронно-счетная машина 6 000 электронных ламп 3 000 операций в секунду двоичная система 1952. БЭСМ – большая электронно-счетная машина 5 000 электронных ламп 10 000 операций в секунду

Второе поколение ЭВМ (1955-1965) на полупроводниковых элементах – транзисторах (1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли) быстродействие 10-200 тыс. операций в секунду первые операционные системы первые языки программирования: Фортран (1957), Алгол (1959) средства хранения информации: магнитные барабаны, магнитные диски

Второе поколение ЭВМ (1955-1965) 1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702 1965-1966. БЭСМ-6 60 000 транзисторов 200 000 диодов 1 млн. операций в секунду память – магнитная лента, магнитный барабан

Третье поколение ЭВМ (1965-1980) на интегральных микросхемах (1958, Дж. Килби) быстродействие до 1 млн. операций в секунду оперативная памяти – сотни тысяч байт операционные системы – управление памятью, устройствами, временем процессора языки программирования Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи) совместимость программ

Мэйнфреймы IBM 1964. IBM/360 фирмы IBM. большие универсальные компьютеры (мэйнфреймы) кэш-память конвейерная обработка команд операционная система OS/360 1 байт = 8 бит (а не 4 или 6) разделение времени 1970. IBM/370 1990. IBM/390

Компьютеры ЕС ЭВМ (СССР) 1971. ЕС-1020 20 тыс. операций в секунду память 256 Кб 1977. ЕС-1060 1 млн. операций в секунду память 8 Мб 1984. ЕС-1066 5,5 млн. операций в секунду память 16 Мб

Четвертое поколение ЭВМ (1980-…) компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах (БИС, СБИС) персональные компьютеры появление пользователей-непрофессионалов, необходимость «дружественного» интерфейса быстродействие более 1 млрд. операций в секунду оперативная памяти – до нескольких гигабайт многопроцессорные системы компьютерные сети возможности мультимедиа (графика, анимация, звук)

Микропроцессоры 1971. Микропроцессор Intel 4004 4-битные данные 2250 транзисторов 60 тыс. операций в секунду. 1974. Микропроцессор Intel 8080 8-битные данные деление чисел

Первый микрокомпьютер 1974. Микрокомпьютер «Альтаир-8800» (Э. Робертс) 1975. Б. Гейтс и П. Аллен написали транслятор языка Бейсик для «Альтаира»

Компьютеры «Apple» 1976. «Apple-I» С. Возняк и С. Джобс 1977. «Apple-II» - стандарт в школах США в 1980-х тактовая частота 1 МГц память 48 Кб цветная графика звук встроенный язык Бейсик первые электронные таблицы VisiCalc

Компьютеры «Apple» 1983. «Apple-IIe» память 128 Кб 2 дисковода 5,25 дюйма с гибкими дисками 1983. «Lisa» первый компьютер, управляемый мышью 1984. «Apple-IIc» портативный компьютер жидкокристаллический дисплей

Компьютеры «Apple» 1984. «Macintosh» системный блок и монитор в одном корпусе нет жесткого диска дискеты 3,5 дюйма 1985. Excel для «Macintosh» 1992. PowerBook

Компьютеры IBM PC 1981. IBM 5150 процессор Intel 8088 частота 4,77 МГц память 64 Кб гибкие диски 5,25 дюйма 1983. IBM PC XT память до 640 Кб винчестер 10 Мб 1985. IBM PC AT процессор Intel 80286 частота 8 МГц винчестер 20 Мб

Процессоры Intel для IBM PC 1985. Intel 80386 275 000 транзисторов виртуальная память 1989. Intel 80486 1,2 млн. транзисторов 1993-1996. Pentium частоты 50-200 МГц 1997-2000. Pentium-II, Celeron 7,5 млн. транзисторов частоты до 500 МГц 1999-2001. Pentium-III, Celeron 28 млн. транзисторов частоты до 1 ГГц 2000-… Pentium 4 42 млн. транзисторов частоты до 3,4 ГГц

Процессоры AMD для IBM PC 1995. K5 (аналог Pentium) 1997. K6 частота 450 МГц 1999-2000. Athlon K7 (Pentium-III) частота до 1 ГГц MMX, 3DNow! 2000-... Duron (Celeron) частота до 1,8 ГГц 2001-.. Athlon XP (Pentium 4) 2003-… Opteron (серверы) частота до 3 ГГц 2004-… Sempron (Celeron D) частота до 2 ГГц

Microsoft Windows 1985. Windows 1.0 многозадачность графический интерфейс 1992. Windows 3.1 виртуальная память 1993. Windows NT профессиональная ОС файловая система NTFS 1995. Windows 95 длинные имена файлов вытесняющая многозадачность файловая система FAT32 1998. Windows 98 2000. Windows 2000, Windows Me 2001. Windows XP. 2003. Windows 2003 Server 2006. Windows Vista

Устройства мультимедиа

Современная цифровая техника

V поколение компьютеров - ? (Япония, 1980-е годы) Цель – создание суперкомпьютера с функциями искусственного интеллекта Основные черты проекта: обработка знаний с помощью логических средств (язык Пролог) сверхбольшие базы данных использование параллельных вычислений распределенные вычисления голосовое общение с компьютером постепенная замена программных средств на аппаратные Проблемы: идея саморазвития системы провалилась неверная оценка баланса программных и аппаратных средств традиционные компьютеры достигли большего ненадежность технологий развитие Интернета – новая распределенная модель хранения данных израсходовано 50 млрд. йен

Суперкомпьютеры 1972. «ILLIAC-IV» (США) 20 млн. операций в секунду многопроцессорная система 1976. «Cray-1» (США) 166 млн. операций в секунду память 8 Мб векторные вычисления 1980. «Эльбрус-1» (СССР) 15 млн. операций в секунду память 64 Мб 1985. «Эльбрус-2» (СССР) 8 процессоров 125 млн. операций в секунду память 144 Мб водяное охлаждение

Суперкомпьютеры 1985. «Cray-2» 2 млрд. операций в секунду 1989. «Cray-3» 5 млрд. операций в секунду 1995. «GRAPE-4» (Япония) 1692 процессора 1,08 трлн. операций в секунду 2002. «Earth Simulator» (NEC) 5120 процессоров 36 трлн. операций в секунду 2007. «BlueGene/L» (IBM) 212 992 процессора 596 трлн. операций в секунду

Перспективы Перспективы: квантовые компьютеры эффекты квантовой механики параллельность вычислений 2006 – компьютер из 7 кубит оптические компьютеры («замороженный свет») биокомпьютеры на основе ДНК химическая реакция с участием ферментов 330 трлн. операций в секунду

Спасибо за внимание!!