Презентация на тему: История развития поколений вычислительной техники

История создания и развития вычислительной техники

Основные даты Около 3000 лет до нашей эры - счёты в Китае. 1642г. - Первая механическая суммирующая машина Паскаля. 1694г. - Первая машина Лейбница. 1830г. – Ч. Бэббиджем разработан первый программируемый компьютер. 1867г. - Изобретена пишущая машина. 1890г. – Счётно-аналитическая машина Холлерита. 1930г. - Первый аналоговый компьютер Буша. 1944г. - Первый цифровой компьютер Айкена (МАРК 1). 1946г. - Первый полностью электронный цифровой компьютер Моушли и Эккерта (ЭНИАК). 1948г. - Изобретён транзистор. 1949г. - Завершена работа над первым компьютером с хранимой программой.

Основные даты 1951г. - Первая серийная ЭВМ (ЮНИВАК). 1964г. - Появление интегральных схем. 1965г. - Первый мини-компьютер. 1970-е г.- Создание больших интегральных схем. 1977г. - Первый микрокомпьютер Возняка и Джобса, выпущенный фирмой APPLE 1980г. - Создан центральный процессор на одном кремниевом кристалле. 1980-е г.- Появились сверхбольшие интегральные схемы.

30 тыс. лет до н.э. Обнаружена в раскопках так называемая "вестоницкая кость" с зарубками. Позволяет историкам предположить, что уже тогда наши предки были знакомы с зачатками счета.

VI-V век до н.э. Историю цифровых устройств начать следует со счетов. Подобный инструмент был известен у всех народов. Древнегреческий абак (доска или "саламинская доска" по имени острова Саламин в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проходились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая - десяткам и т.д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующем разряде. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от деревянных досок, песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками.

Китайские счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделенной на верхние и нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка. Она разделена на две части: в нижней части на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в верхней части - по две. Таким образом, для того чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала  косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд единиц. У японцев это же устройство для счета носило название серобян.

На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с XV века получил распространение "дощаный счет", завезенный, видимо, западными купцами вместе с текстилем. "Дощаный счет" почти не отличался от обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.

V в. до н. э. Греки и египтяне использовали устройство, похожее на русские счеты – АБАК.

IX век н.э. Индийские ученые сделали одно из важнейших в математике открытий. Они изобрели позиционную систему счисления, которой теперь пользуется весь мир. При записи числа, в котором отсутствует какой-либо разряд (например, 101 или 1204), индийцы  вместо названия цифры говорили слово "пусто". При записи на месте "пустого" разряда ставили точку, а позднее рисовали кружок. Арабские математики перевели слово "пусто" по смыслу на свой язык - они говорили "сифр" (цифра). Современное слово "нуль" родилось сравнительно недавно - позднее, чем "цифра". Оно происходит от латинского слова "nihil" - "никакая".

Приблизительно в 850 году н.э. арабский ученый математик Мухаммед бен Муса аль-Хорезми (из города Хорезма на реке Аму-Дарья) написал книгу об общих правилах решения арифметических задач при помощи уравнений. Мухаммеду бен Муса аль-Хорезми мы обязаны появлению термина "алгоритм".

40-е годы XVII в. Блез Паскаль (1623-1662), крупнейший ученый в истории человечества – математик, физик, философ и богослов, создал в 1642г. первое механическое устройство – суммирующую машину, которая позволяла складывать и вычитать числа в десятичной системе счисления. Она представляла собой систему взаимодействующих колёсиков, каждое из которых соответствовало одному разряду десятичного числа и содержало цифры от 0 до 9. Когда колёсико совершало полный оборот, следующее сдвигалось на одну цифру (это похоже на принцип ручных счетов). Машина Паскаля умела только складывать и вычитать.

Конец XVII в. Механическое устройство (1694г.), позволяющее не только складывать числа, но и умножать их, было изобретено другим великим математиком и философом – Готфридом Вильгельмом Лейбницем. Cчётная машина обладала большими возможностями - выполняла все арифметические операции. Однако она была слишком громоздкой, а работала медленно.

Конец XV – начало XVI века Леонардо да Винчи (1452-1519) создал  13-разрядное суммирующее устройство с десятизубными кольцами.  В 1969 году по чертежам Леонардо да Винчи   американская фирма IBM по производству компьютеров в целях рекламы построила работоспособную машину.

Основу машины по описанию составляют стержни, на которые крепится два зубчатых колеса, большее с одной стороны стержня, а меньшее - с другой. Эти стержни должны были располагаться таким образом, чтобы меньшее колесо на одном стержне входило в зацепление с большим колесом на другом стержне. При этом меньшее колесо второго стержня сцеплялось с большим колесом третьего, и т.д. Десять оборотов первого колеса, по замыслу автора, должны были приводить к одному полному обороту второго, а десять оборотов второго - один оборот третьего и т.д. Вся система, состоящая из 13 стержней с зубчатыми колесами должна была приводиться в движение набором грузов. 

Среди двухтомного собрания рукописей, известных как "Codex Madrid", посвященных механике, были обнаружены чертежи и описание такого устройства. Похожие рисунки также были найдены и в рукописях "Codex Atlanticus". 

Середина XIX в. Первое автоматическое вычислительное устройство - аналитическая машина - было разработано Чарльзом Бэббиджем в 1832 году. Это механическое устройство содержало мельницу (арифметическое устройство) и склад (устройство для хранения чисел).

Машина Бэббиджа была чисто механической и требовала изготовления большого количества высокоточных деталей. Проект остался незавершённым, из-за недостатка финансовых средств. Уже после смерти Бэббиджа некоторые его идеи были использованы при создании первых электромеханических счётных машин. До середины XX в. на таких машинах делали сложные бухгалтерские расчёты и обрабатывали статистические данные. Английский математик и изобретатель Чарльз Бэббидж более 40 лет работал над проектом программируемой вычислительной машины, которую назвал аналитической. Бэббиджу принадлежала сама идея программирования вычислений, а также способ её реализации: ввод программ в машину с помощью перфокарт. Он впервые ввел память для промежуточных вычислений, он же предложил использовать в машине двоичную систему счисления.

Ноябрь 1991г. В ноябре 1991 года разностная машина Чарльза Бэббиджа впервые произвела вычисления: она была собрана сотрудниками Музея науки в Лондоне. Машина состоит из 4000 деталей (не считая механизма печати результата), выполнена из бронзы и стали, а весь составил около 3-х тонн. Ее габариты 2,1 х 3,4 х 0,5 м. Разностная машина, в которой предусмотрено использование десятичной системы счисления, а не двоичной, как в современных компьютерах, может вычислять разности 7-го порядка и работает при помощи рукоятки, являясь действующим экспонатом лондонского Музея науки.

Первая программистка мира Дочь английского поэта Дж. Байрона Ада Августа Лавлейс, ученица Ч.Беббиджа, разрабатывала первые программы, которые предназначались для вычисления значений некоторых числовых функций.

Ада Августа Байрон, графиня Лавлейс Ада Августа Байрон родилась 10 декабря 1815 года (1815-1852). Ее отец, прославленный английский поэт Джордж Гордон Байрон, посвятил дочери несколько трогательных строк в «Паломничестве Чайльд Гарольда». Ее мать, Аннабелль Минбэнк, за увлеченность точными науками называли «принцессой параллелограммов».

Первые ЭВМ

Конец 30-х годов XX в. Дж. Атанасов (болгарин по происхождению) и К. Берри построили ЭВМ, включавшую в себя электронную память и электронное устройство сложения и вычитания, а также ряд механических компонентов. Но эта машина еще не была универсальной.

Первая универсальная ЭВМ 1946 г., США – ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) содержала 18900 электронных ламп и выполняла 5000 операций сложения в секунду. (Количество выполняемых операций в секунду - быстродействие).

Революция в мире компьютеров В январе 1944 года один из создателей ENIAC’а Джон Эккерт выдвинул идею хранимой программы. Суть этой революционной для компьютерной техники идеи в том, что «программы ЭВМ должны храниться в её внутренней памяти наравне с исходными данными и промежуточными результатами вычислений».

Шаг в развитии… В 1946г. Джон фон Нейман изложил основные принципы построения универсальной ЭВМ, использующей одну и ту же память и для хранения обрабатываемых данных, и для хранения программы вычислений.

Личность в истории Американский математик и физик Джон фон Нейман (1903-1957) был родом из Будапешта. Своими необычными способностями этот человек стал выделяться очень рано: в шесть лет он разговаривал на древнегреческом языке, а в восемь освоил основы высшей математики. Работал он в Германии, но в начале 1930-х годов принял решение обосноваться в США. Продолжение на следующем слайде…

Личность в истории В 1945 году был опубликован доклад фон Неймана, в котором он наметил основные принципы построения и компоненты современного компьютера. Именно благодаря этому докладу, примерно через год, появилась статья, где автор, отвлекшись от электронных ламп и электрических схем, сумел обрисовать, так сказать, формальную организацию компьютера. Архитектурные принципы организации ЭВМ, заданные фон Нейманом, оставались неизменными вплоть до конца 1970-х годов.

Стоит иметь в виду, что все разработки отечественной вычислительной техники велись в период холодной войны и были закрыты грифом «секретно». Так что классическая архитектура компьютера, называемая сейчас архитектурой фон Неймана, была разработана С.А. Лебедевым, а также И.С. Бруком и Н.Я.Матюхиным совершенно самостоятельно, в том числе и друг от друга.

Первая отечественная ЭВМ 1951 г., СССР – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) содержала 6000 электронных ламп и выполняла 5000 операций сложения в секунду. Эта машина была разработана в Киеве группой ученых под руководством академика С.А.Лебедева. Одна из первых в мире и первая в Европе ЭВМ с хранимой в памяти программой.

БЭСМ В 1952 г. (по некоторым данным в 1953г.) в Москве – БЭСМ (Быстродействующая Электронная Счетная Машина) – самая быстродействующая ЭВМ в Европе. "БЭСМ" - семейство цифровых вычислительных машин общего назначения, ориентированных на решение сложных задач науки и техники. Разработана в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР.

Личность в истории Сергей Александрович Лебедев (1902-1974) родился 2 ноября 1902г. в Нижнем Новгороде. Выдающийся конструктор, академик, создатель первой отечественной электронной цифровой вычислительной машины, а также целого ряда других ЭВМ. С 1950г. – директор Института точной механики и вычислительной техники.

Первый мини-компьютер В 1965 году был выпущен массовый мини-компьютер PDP-8. До конца 60-х были разработаны модели PDP-10 и первого 16-разрядного мини-компьютера PDP-11/20. IBM начинает выпуск первого компьютера из семейства System 370. В 1970-м Intel выпустила первую доступную на рынке микросхему динамической памяти. Особенно важные результаты принёс 1969-й: в этом году сотрудник Intel Тед Хофф изобрёл микропроцессор. В 1970 году другой сотрудник Intel Фредерико Фагин начал работы по проектированию микропроцессора. А через год появился первый в мире четырёхразрядный микропроцессор Intel 4004, содержащий 2300 транзисторов на кристалле, его тактовая частота составляла 108 кГц. Ещё через год Intel разработала восьмиразрядный процессор 8008 для корпорации Computer Terminal Corp (тактовая частота 108 кГц, 3500 транзисторов, адресное пространство 16 Кбайт).

Первый микропроцессор 15 ноября 1971 года Маршиан Эдвард Хофф, работающий в фирме Intel , построил интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ: появился первый микропроцессор, позже получивший название Intel 4004.

Первый микропроцессор Intel 4004 для своего времени обладал фантастическими характеристиками: 2300 транзисторов в кристалле, 4-битная архитектура, 60 тыс. операций в секунду. Тактовая частота процессора – 108 КГц. Правда, сам термин «микропроцессор» стал применяться только с 1972 года.

Первый персональный компьютер 1976 г., Apple Оперативная память – 48 Кбайт Тип компьютера – Apple II Процессор – Motorola 6502 Тактовая частота – 1 МГц

Шаг в развитии… Начало 1980-х годов, Адам Осборн (1939 -2003 г.г., Англия) – первый «успешный в коммерческом отношении» портативный компьютер.

Персональный компьютер IBM В 1981 году фирма IBM выставила на международный рынок персональный компьютер, который завоевал весь мир. В нём был воплощён принцип "открытой" архитектуры, который означает, что по мере улучшения характеристик отдельных устройств ЭВМ возможно лёгкая замена устаревших устройств на более совершенные. Оперативная память – 640 Кбайт Тип компьютера – IBM PC/XT Процессор – Intel 8086 Тактовая частота – 10 МГц

Личность в истории Джил Амдал (16.11.1922г.) – главный конструктор легендарных машин, таких как IBM 704, 709, 7090, и архитектор компьютерного семейства третьего поколения IBM 360.

Шаг к развитию третьего поколения ЭВМ В начале 1960-х годов наметилось общее направление развития элементной базы компьютеров, а именно – тенденция уменьшения размеров, массы, потребляемой мощности, повышения надёжности, что послужило стимулом к разработке и внедрению в производство компьютерных систем методов так называемой «интегральной технологии», позволивших перейти от отдельных диодов и транзисторов к интегральным схемам и от второго поколения ЭВМ к третьему.

Первые представители компьютеров III поколения Первыми представителями компьютеров третьего поколения обычно считают модели семейства IBM 360 (System 360), о появлении которого было объявлено руководством корпорации IBM в 1964 году. Машины данного семейства могли применяться во многих областях, они являлись универсальными компьютерами. Кроме того, различные модели были в значительной степени совместимыми, и здесь следовало уже говорить о мобильности программного обеспечения: программа, написанная для одной модели семейства IBM 360, должна была почти без изменений подходить для любой другой её модели. Продолжение на следующем слайде…

Первые представители компьютеров III поколения Менялось, конечно, время выполнения программы, могли возникнуть сложности из-за недостатка места в памяти, однако появилась надежда, что при переходе на новую машину уже имеющуюся программу не придётся полностью переделывать. В целом семейство IBM 360 достаточно сильно повлияло на весь ход развития компьютерной техники.

Поколения ЭВМ III поколение основано на интегральных схемах. IV поколение основано на изобретении микропроцессора. I поколение основано на электронно-вакуумных лампах. II поколение основано на транзисторах.

Первый отечественный персональный компьютер 1985 г., СССР, Агат. Оперативная память – 48 Кбайт Тип компьютера – Агат Тактовая частота – 1 МГц

Личность в истории Питер Нортон (родился 14 ноября 1943г.) –журналист, компьютерный эксперт, автор целого ряда книг о ПК. Создатель набора сервисных программ Norton Utilities и оболочки Norton Commander (вышла на рынок в 1986г.). В 1982 году Питер Нортон случайно стер нужный файл с жесткого диска своего ПК. Восстановление файла оказалось сложным и кропотливым делом. Однако сложившаяся ситуация привела к тому, что Нортон создал программу, являющуюся прообразом сегодняшних утилит.

FORmula TRANslator В ноябре 1954 года компания IBM выпустила первый отчет, связанный с созданием языка Фортран (FORmula TRANslator – транслятор и переводчик формул). Руководителем группы разработчиков был Джон Бэкус. В те годы информатика развивалась достаточно стихийно, и трудно было что-то планировать, так что создатели Фортрана не подозревали, какое широкое признание получит созданный ими язык.

Личность в истории Билл ГЕЙТС (родился в 1955г.), американский предприниматель и изобретатель в области электронно-вычислительной техники, председатель и CEO ведущей компании в мире в области программного обеспечения Microsoft. В 1975 году, бросив Гарвардский университет, где он готовился стать правоведом, как его отец, Гейтс совместно со своим школьным товарищем Полом Алленом основал компанию Microsoft. Первой задачей новой фирмы стала адаптация языка Бейсик для использования в одном из первых коммерческих микрокомпьютеров — «Альтаире» Эдварда Робертса. В 1980 году Microsoft разработала операционную систему MS-DOS (Microsoft Disk Operation System) для первого IBM PC, ставшую к середине 1980-х годов основной операционной системой на американском рынке микрокомпьютеров. Затем Гейтс приступил к разработке прикладных программ — электронных таблиц Excel и текстового редактора Word, и к концу 1980-х Microsoft стала лидером и в этой области.

Личность в истории В 1986 году, выпустив акции компании в свободную продажу, Гейтс в возрасте 31 года стал миллиардером. В 1990 году компания представила оболочку Windows 3.0, в которой вербальные команды были заменены на пиктограммы, выбираемые с помощью «мыши», что значительно облегчило пользование компьютером. В начале 1990-х годов «Окна» продавались в количестве 1 миллиона копий в месяц. К концу 1990-х годов около 90% всех персональных компьютеров в мире были оснащены программным обеспечением Microsoft. О работоспособности Билла Гейтса, а также его уникальном качестве эффективно включиться в работу на любом ее этапе ходят легенды. Безусловно, Гейтс принадлежит к когорте самых незаурядных бизнесменов новой генерации. В 1995 году он выпустил книгу «Дорога в будущее», которая стала бестселлером. В 1997 возглавил список самых богатых людей в мире.

Литература Полунов Ю.Л. «От абака до компьютера: судьбы людей и машин». Информатика. Приложение к газете «1 сентября». Соломенчук В.Г. «Аппаратные средства персональных компьютеров».