Презентация на тему: История вычислительной техники

ИСТОРИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ © К.Ю. Поляков, 2007-2008 Древние средства счета Первые вычислительные машины Первые компьютеры Принципы фон Неймана Поколения компьютеров (I-IV) Персональные компьютеры Современная цифровая техника

Кости с зарубками («вестоницкая кость», Чехия, 30 тыс. лет до н.э)Кости с зарубками («вестоницкая кость», Чехия, 30 тыс. лет до н.э)

о. Саламин в Эгейском море (300 лет до н.э.) о. Саламин в Эгейском море (300 лет до н.э.)

Абак (Древний Рим) – V-VI в. Суан-пан (Китай) – VI в. Соробан (Япония) XV-XVI в. Счеты (Россия) – XVII в. Абак и его «родственники»

Леонардо да Винчи (XV в.) – суммирующее устройство с зубчатыми колесами: сложение 13-разрядных чиселЛеонардо да Винчи (XV в.) – суммирующее устройство с зубчатыми колесами: сложение 13-разрядных чиселВильгельм Шиккард (XVI в.) – суммирующие «счетные часы»: сложение и умножение 6-разрядных чисел(машина построена, но сгорела)

Блез Паскаль (1623 - 1662)Блез Паскаль (1623 - 1662)машина построена!зубчатые колесасложение и вычитание 8-разрядных чиселдесятичная система

Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716)Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716)

Разностная машина (1822)Разностная машина (1822)Аналитическая машина (1834)«мельница» (автоматическое выполнение вычислений)«склад» (хранение данных)«контора» (управление)ввод данных и программы с перфокартввод программы «на ходу»

Основы математической логики: Джордж Буль (1815 - 1864).Основы математической логики: Джордж Буль (1815 - 1864).Электронно-лучевая трубка (Дж. Томсон, 1897)Вакуумные лампы – диод, триод (1906)Триггер – устройство для хранения бита (М.А. Бонч-Бруевич, 1918).Использование математической логики в компьютах (К. Шеннон, 1936)

1937-1941. Конрад Цузе: Z1, Z2, Z3, Z4. электромеханические реле (устройства с двумя состояниями) двоичная система использование булевой алгебры ввод данных с киноленты 1939-1942. Первый макет электронного лампового компьютера, Дж. Атанасофф двоичная система решение систем 29 линейных уравнений Первые компьютеры

Разработчик – Говард Айкен (1900-1973) Первый 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… Марк-I (1944)

Принцип двоичного кодирования: всяинформация кодируется в двоичном виде.Принцип двоичного кодирования: всяинформация кодируется в двоичном виде.Принцип программного управления: программа состоит из набора команд,которые выполняются процессоромавтоматически друг за другом вопределенной последовательности. Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Принцип адресности: память состоит из пронумерованных ячеек; процессору влюбой момент времени доступна любаяячейка.

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

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

Electronic Numerical Integrator And Computer Дж. Моучли и П. Эккерт Первый компьютер общего назначения на электронных лампах: длина 26 м, вес 35 тонн сложение – 1/5000 сек, деление – 1/300 сек десятичная система счисления 10-разрядные числа ЭНИАК (1946)

1951. МЭСМ – малая электронно-счетная машина 1951. МЭСМ – малая электронно-счетная машина 6 000 электронных ламп3 000 операций в секундудвоичная система1952. БЭСМ – большая электронно-счетная машина5 000 электронных ламп10 000 операций в секунду

на полупроводниковых транзисторах (1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли)на полупроводниковых транзисторах (1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли)10-200 тыс. операций в секундупервые операционные системыпервые языки программирования: Фортран (1957), Алгол (1959)средства хранения информации: магнитные барабаны, магнитные диски

1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 7021953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 7021965-1966. БЭСМ-660 000 транзисторов200 000 диодов1 млн. операцийв секундупамять – магнитная лента, магнитный барабанработали дл 90-х гг.

на интегральных микросхемах (1958, Дж. Килби)на интегральных микросхемах (1958, Дж. Килби)быстродействие до 1 млн. операций в секундуоперативная памяти – сотни Кбайтоперационные системы – управление памятью, устройствами, временем процессораязыки программирования Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи)совместимость программ

большие универсальные компьютеры 1964. IBM/360 фирмы IBM. 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 дисковод принтер Мэйнфреймы IBM

1971. ЕС-1020 20 тыс. оп/c память 256 Кб 1977. ЕС-1060 1 млн. оп/c память 8 Мб 1984. ЕС-1066 5,5 млн. оп/с память 16 Мб магнитные ленты принтер Компьютеры ЕС ЭВМ (СССР)

Серия PDP фирмы DEC меньшая цена проще программировать графический экран СМ ЭВМ – система малых машин (СССР) до 3 млн. оп/c память до 5 Мб Миникомпьютеры

компьютеры на больших и сверхбольшихинтегральных схемах (БИС, СБИС) компьютеры на больших и сверхбольшихинтегральных схемах (БИС, СБИС) суперкомпьютерыперсональные компьютерыпоявление пользователей-непрофессионалов, необходимость «дружественного» интерфейсаболее 1 млрд. операций в секундуоперативная памяти – до нескольких гигабайтмногопроцессорные системыкомпьютерные сетимультимедиа (графика, анимация, звук)

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

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

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

1985. Intel 803861985. Intel 80386275 000 транзистороввиртуальная память1989. Intel 804861,2 млн. транзисторов1993-1996. Pentiumчастоты 50-200 МГц1997-2000. Pentium-II, Celeron7,5 млн. транзисторовчастоты до 500 МГц1999-2001. Pentium-III, Celeron28 млн. транзисторовчастоты до 1 ГГц2000-… Pentium 442 млн. транзисторовчастоты до 3,4 ГГц2006-… Intel Core 2до 291 млн. транзисторовчастоты до 3,4 ГГц

1995-1997. K5, K6 (аналог Pentium)1995-1997. K5, K6 (аналог Pentium)1999-2000. Athlon K7 (Pentium-III)частота до 1 ГГцMMX, 3DNow!2000. Duron (Celeron)частота до 1,8 ГГц2001. Athlon XP (Pentium 4)2003. Opteron (серверы) Athlon 64 X2частота до 3 ГГц 2004. Sempron (Celeron D)частота до 2 ГГц2006. Turion (Intel Core)частота до 2 ГГц

1974. Альтаир-8800 (Э. Робертс) комплект для сборки процессор Intel 8080 частота 2 МГц память 256 байт 1975. Б. Гейтс и П. Аллен транслятор языка Альтаир-Бейсик Первый микрокомпьютер

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 PowerMac G3 (1997) PowerMac G4 (1999) iMac (1999) PowerMac G4 Cube (2000) Компьютеры Apple

2006. MacPro процессор - до 8 ядер память до 16 Гб винчестер(ы) до 4 Тб 2006. MacBook монитор 15’’ или 17’’ Intel Core 2 Duo память до 4 Гб винчестер до 300 Гб 2007. iPhone телефон музыка, фото, видео Интернет GPS Компьютеры Apple

2008. MacBook Air процессор Intel Core 2 Duo память 2 Гб винчестер 80 Гб флэш-диск SSD 64 Гб 2009. Magic Mouse чувствительная поверхность ЛКМ, ПКМ прокрутка в любом направлении масштаб (+Ctrl) прокрутка двумя пальцами (листание страниц) Компьютеры Apple

* Мышь с чувствительно поверхностью Magic Mouse (фирма Apple) щелчок ЛКМ и ПКМ прокрутка листание страниц и фотографий + Ctrl = масштаб только Mac, MacBook, iTunes, Safari, iPhone

2010. iPad – Интернет-планшет процессор Apple A4 флэш-память до 64 Гб сенсорный экран время работы 10 ч WiFi, BlueTooth мобильная связь 3G, Интернет Компьютеры Apple

1. Монитор 2. Материнская плата 3. Процессор 4. ОЗУ 5. Карты расширения 6. Блок питания 7. Дисковод CD, DVD 8. Винчестер 9. Клавиатура 10. Мышь Компьютеры IBM PC

Компьютер собирается из отдельных частей как конструктор. Много сторонних производителей дополнительных устройств. Каждый пользователь может собрать компьютер, соответствующий его личным требованиям. Стандартизируются и публикуются: принципы действия компьютера способы подключения новых устройств Есть разъемы (слоты) для подключения устройств. Принцип открытой архитектуры

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 Компьютеры IBM

1985. Amiga-1000 процессор Motorolla 7 МГц память до 8 Мб дисплей до 4096 цветов мышь многозадачная ОС 4-канальный стереозвук технология Plug and Play (autoconfig) Multi-Media – использование различных средств (текст, звук, графика, видео, анимация, интерактивность) для передачи информации Мультимедиа

1985. Windows 1.0 многозадачность 1992. Windows 3.1 виртуальная память 1993. Windows NT файловая система NTFS 1995. Windows 95 длинные имена файлов файловая система FAT32 1998. Windows 98 2000. Windows 2000, Windows Me 2001. Windows XP 2006. Windows Vista 2009. Windows 7 Microsoft Windows

Дисковод CD/DVD Видеокарта TV-тюнер Звуковая карта Звуковые колонки Наушники Джойстик Руль Шлемы виртуальной реальности Геймпад Микрофон Устройства мультимедиа

Ноутбук КПК – карманный персональный компьютер MP3-плеер Электронная записная книжка GPS-навигатор Мультимедийный проектор Цифровой фотоаппарат Цифровая видеокамера Современная цифровая техника

Цель – создание суперкомпьютера с функциями искусственного интеллекта 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 израсходовано 50 млрд. йен V поколение (проект 1980-х, Япония)

Проблемы: приближение к физическому пределу быстродействия сложность программного обеспечения приводит к снижению надежности 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 Проблемы и перспективы