Этапы развития эвм реферат

Обновлено: 04.07.2024

Цель работы: изучить историю развития компьютерной техники. Задачи: 1. Изучить и систематизировать имеющийся материал по теме. 2. Оформить и представить работу (развивать практические умения использования офисных программ в учебной деятельности, а именно использование программ для работы с текстом, для подготовки презентаций выполненных работ. Параллельно решается задача обучения проектной деятельности с использованием офисных программ).

МОУ – СОШ с. Журавлевка

учитель Ворожейкина Т.Е.

Начало эпохи ЭВМ .. 5

Первое поколение ЭВМ .. 6

Второе поколение ЭВМ. 7

Третье поколение ЭВМ. 8

Четвертое поколение ЭВМ …………………………………………………… 9-10

Пятое поколение ЭВМ ………………. 11-12

Список литературы. 14

Актуальность темы: Человек XXI века активно стремиться использовать все научные разработки цивилизации - компьютер и Интернет. В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. Сегодня компьютерами пользуются все и везде. Компьютер не просто изобретение - это результат длительной технической эволюции, продукт творческой деятельности множества людей.

Цель работы: изучить историю развития компьютерной техники.

1. Изучить и систематизировать имеющийся материал по теме.

2. Оформить и представить работу ( развивать практические умения использования офисных программ в учебной деятельности, а именно использование программ для работы с текстом, для подготовки презентаций выполненных работ. Параллельно решается задача обучения проектной деятельности с использованием офисных программ).

Методы исследования:

- теоретический ( изучение литературы, обобщение );

- практический ( оформление и представление работы с использованием офисных программ)

Человеческое общество по мере своего развития овладевало не только веществом и энергией, но и информацией. С появлением и массовым распространение компьютеров человек получил мощное средство для эффективного использования информационных ресурсов, для усиления своей интеллектуальной деятельности. С этого момента (середина XX века) начался переход от индустриального общества к обществу информационному, в котором главным ресурсом становится информация.

Возможность использования членами общества полной, своевременной и достоверной информации в значительной мере зависит от степени развития и освоения новых информационных технологий, основой которых являются компьютеры. Рассмотрим основные вехи в истории их развития.

Первая ЭВМ [1] ENIAC была создана в конце 1945 г. в США.

Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были сформулированы в 1946 г. американским математиком Джоном фон Нейманом. Они получили название архитектуры фон Неймана.

В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой фон Неймана – английская машина EDSAC . Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC .

В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ — малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев.

Сергей Алексеевич Лебедев (1902 – 1974).

Родился в Нижнем Новгороде. В 1921 году он экстерном сдал экзамены за среднюю школу и поступил в МВТУ на электротехнический факультет. Велика его роль в разработке математического обеспечения для всех отечественных ЭВМ.

Серийное производство ЭВМ началось в 50-х годах XX века.

Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения, связанные со сменой элементной базы. Кроме того, машины разных поколений различаются логической архитектурой и программным обеспечением, быстро действием, оперативной памятью, способом ввода

ЭВМ первого поколения появились в 1946 году. Они были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными - лампы приходилось часто менять.

Скорость счета самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду. Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты. Поскольку внутренняя память этих машин была невелика (могла вместить в себя несколько тысяч чисел и команд программы), то они, главным образом, использовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. Это были довольно громоздкие сооружения, содержавшие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт. Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд, поэтому программирование в те времена было доступно немногим.

В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор. В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Переход на полупроводниковые элементы улучшил качество ЭВМ по всем параметрам: они стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Быстродействие большинства машин достигло десятков и сотен тысяч операций в секунду. Объем внутренней памяти возрос в сотни раз по сравнению с ЭВМ первого поколения. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах. Благодаря этому появилась возможность создавать на ЭВМ информационно-справочные, поисковые системы (это связано с необходимостью длительно хранить на магнитных носителях большие объемы информации). Во времена второго поколения активно стали развиваться языки программирования высокого уровня. Первыми из них были ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Программирование как элемент грамотности стало широко распространяться, главным образом среди людей с высшим образованием.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе — интегральных схемах: на маленькой пластине из полупроводникового материала, площадью менее 1 см 2 монтировались сложные электронные схемы. Их назвали интегральными схемами (ИС). Первые ИС содержали в себе десятки, затем — сотни элементов (транзисторов, сопротивлений и др.). Когда степень интеграции (количество элементов) приблизилась к тысяче, их стали называть большими интегральными схемами — БИС; затем появились сверхбольшие интегральные схемы — СБИС. ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM -360. В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ). Переход к третьему поколению связан с существенными изменениями архитектуры ЭВМ. Появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств — магнитные диски. Широко используются новые типы устройств ввода-вывода: дисплеи, графопостроители. В этот период существенно расширились области применения ЭВМ. Стали создаваться базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления (АСУ). В 70-е годы получила мощное развитие линия малых (мини) ЭВМ.

Миникомпьютер на интегральных схемах

I поколение ЭВМ. Первое поколение (1945-1954) — компьютеры на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон — создатель теории информации.

Алан Тьюринг — математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман — автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, — кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов.

Основателем кибернетики — является американский математик Норберт Винер.

II поколение ЭВМ

Во втором поколении компьютеров (1955-1964) — вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.

Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня — Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров; программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла.

Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже компьютеризовали свою бухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет.

III поколение ЭВМ

Наконец, в третьем поколении ЭВМ (1965-1974) — впервые стали использоваться интегральные схемы — целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.

В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ — серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ.

Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры — небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям.

Миникомпьютеры — представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Между тем количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера — что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию — ведь микропроцессор является сердцем и душой нашего с вами персонального компьютера.

IV поколение ЭВМ

К сожалению, дальше стройная картина смены поколений нарушается.

Нужна помощь в написании доклада?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Так или иначе, очевидно, что начиная с середины 70-х все меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, — прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, отнюдь не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.

V поколение ЭВМ

Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта.

Основные требования к компьютерам 5-го поколения:

Создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов).
Развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта.
Создание новых технологий в производстве вычислительной техники.
Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.

Новые технические возможности вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и позволить перейти к задачам создания искусственного интеллекта. В качестве одной из необходимых для создания искусственного интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти.

Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения с высокой скоростью операций сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках.

Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы специальные объектно ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками.

Нужна помощь в написании доклада?

Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Суперкомпьютеры

Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами — векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном — выдаёт сразу векторые команды.

Компьютеры фирмы Cray Research стали классикой в области векторно-конвейерных суперкомпьютеров. Существует легенда, что первый суперкомпьютер Cray был собран в гараже, однако этот гараж был размером 20 х 20 метров, а платы для нового компьютера заказывались на лучших заводах США.

Компьютер Cray-1, работа над которым была закончена в 1976 году относится к классу первых сверхвысокопроизводительных векторных компьютеров. К этому классу относятся также машины Иллиак-IV, STAR-100, ASC. Производительность Cray-1 составляла 166 Мфлоп/сек. Компьютер был собран на интегральных схемах. Выполнял 128 инструкций.

В состав структуры компьютера Cray-1 входили:

1. Основная память, объемом до 1048576 слов, разделенная на 16 независимых блоков, емкостью 64К слов каждый

2. Регистровая память, состоящая из пяти групп быстрых регистров, предназначенных для хранения и преобразования адресов, для хранения и обработки векторных величин.

3. Функциональные модули, в состав которых входят 12 параллельно работающих устройств, служащих для выполнения арифметических и логических операций над адресами, скалярными и векторными величинами.

Двенадцать функциональных устройств машины Cray-1, играющие роль арифметико-логических преобразователей, не имеют непосредственной связи с основной памятью. Так же как и в машинах семейства CDC-6000, они имеют доступ только к быстрым операционным регистрам, из которых выбираются операнды и в которые записываются результаты выполнения операций.

Нужна помощь в написании доклада?

4. Устройство, выполняющее функции управления параллельной работой модулей, блоков и устройств центрального процессора.

5. 24 канала ввода-вывода, организованные в 6 групп с максимальной пропускной способностью 500000 слов в секунду (2 млн. байт в сек.).

6. Три группы операционных регистров, непосредственно связанных с арифметико-логическими устройствами, называются основными. К ним относятся восемь А-регистров, состоящих из 24 разрядов каждый. А-регистры связаны с двумя функциональными модулями, выполняющими сложение (вычитание) и умножение целых чисел.

Эти операции используются главным образом для преобразования адресов, их базирования и индексирования. Они также используются для организации счетчиков циклов. В ряде случаев А-регистры используются для выполнения арифметических операций над целыми числами.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

История развития вычислительной техники

Основная часть. Теоретический обзор литературы. 4

Глава 1. Предпосылки развития вычислительной техники. 4

1.1. Ручной период докомпьютерной эпохи. 4

1.2 Механический этап . 5

1.3. Электромеханический этап. 6

Глава 2. Поколения ЭВМ. 7

2.1 . Первое поколение ЭВМ (1946 – 1958 гг.). 7

2.2. Второе поколение ЭВМ (1959 – 1967 гг.). 8

2.3. Третье поколение ЭВМ (1968 – 1973 гг.). 9

2.4. Четвертое поколение ЭВМ (1974 – 1982 гг.). 10

2.5. Пятое поколение ЭВМ (1983 – . гг.) . 11

Глава 3. Обзор литературы о поколениях ЭВМ. 12
Заключение. Выводы . 13

Список литературы . 14

Приложение 1. Ручной период. 15

Приложение 2. ЭВМ механического этапа. 17

Приложение 3. Первое поколение ЭВМ. 18

Приложение 4. Второе поколение ЭВМ. 19

Приложение 5. Третье поколение ЭВМ. 20

Приложение 6. Четвертое поколение ЭВМ. 21

Приложение 7. Пятое поколение ЭВМ. 22

Потребность в поиске решений все более и более сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений, поставила человека перед необходимостью находить способы, изобретать приспособления, которые смогли бы ему в этом помочь. Исторически сложилось так, что в разных странах возникли собственные денежные единицы, меры веса, длины, объемов, расстояния и т.п. Для перехода из одной системы измерений в другую требовались вычисления, которые чаще всего могли производить лишь специально обученные люди, постигшие логику математических действий. Их нередко приглашали даже из других стран. И совершенно естественно возникла потребность в изобретении устройств, помогающих счету. Так постепенно стали появляться механические помощники. До наших дней дошли свидетельства о многих таких изобретениях, навсегда вошедших в историю техники.

Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений. В данном реферате мы рассмотрим историю развития вычислительной техники.

Таким образом, цель нашей работы: рассмотреть историю развития вычислительной техники от древности до наших дней.

Исходя из этого, мы ставим перед собой следующие задачи:

1. Проанализировать литературу и информационные ресурсы по истории вычислительных средств и электронно-вычислительных машин.

2. Составить хронологию событий

На протяжении всего своего существования люди использовали разного рода и конструкции вычислительные аппараты. Некоторые из них и по сей день используются в повседневной жизни, а некоторые затерялись в переулках времени.

Основная часть. Теоретический обзор литературы

В этой части мы рассмотрим основные этапы развития вычислительной техники, проведем теоретический обзор литературы и информационных ресурсов.

Глава 1. Предпосылки развития вычислительной техники

В этой главе мы рассмотрим ручной период докомпьютерной эпохи, механический этап и электромеханический этап развития вычислительной техники.

1.1. Ручной период докомпьютерной эпохи

Ручной период начался на заре человеческой цивилизации. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах производилась разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д. (Приложение1, рис. 1, рис.2)

1.2. Механический этап

1623 г. – немецкий ученый В. Шиккард описывает и реализует в единственном экземпляре механическую счетную машину, предназначенную для выполнения четырех арифметических операций над шестиразрядными числами.

1642 г. – Б.Паскаль построил восьмиразрядную действующую модель счетной суммирующей машины. Впоследствии была создана серия из 50 таких машин, одна из которых являлась десятиразрядной. Так формировалось мнение о возможности автоматизации умственного труда.

1673 г. – немецкий математик Лейбниц создает первый арифмометр, позволяющий выполнять все четыре арифметических операции.

1881 г. – организация серийного производства арифмометров. [3]
Арифмометры использовались для практических вычислений вплоть до шестидесятых годов XX века.

В этот период английский математик Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания программно - управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Беббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Второй проект Бэббиджа — аналитическая машина , использующая принцип программного управления и предназначавшаяся для вычисления любого алгоритма. Проект не был реализован, но получил широкую известность и высокую оценку ученых.

Работающая модель была шестицифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Главным достижением этой эпохи можно считать изобретение арифмометра ученым, по имени Однер. Главная особенность изобретения Однера заключается в применении зубчатых колес с переменным числом зубцов вместо ступенчатых валиков. Оно проще валика конструктивно и имеет меньшие размеры. Первоначально появление в этот период ЭВМ не очень повлияло на выпуск арифмометров, прежде всего из-за различия в назначении, а также в стоимости и распространенности. [9] (Приложение 2, рис. 6, рис. 7, рис. 8, рис. 9, рис. 10, рис.11)

1.3. Электромеханический этап

Электромеханический этап развития вычислительной техники явился наименее продолжительным и охватывает около 60 лет – от первого табулятора Г. Холлерита до первой ЭВМ ENIAK (1945).

Предпосылками создания проектов этого типа явились как необходимость проведения массовых расчетов, так и развитие прикладной электротехники. Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях. Значение работ Холлерита для развития ВТ определяется двумя факторами. Во-первых, он стал основоположником нового направления в вычислительной техники – счетно-перфорационного с соответствующим им оборудованием для широкого круга экономических и научно-технических расчетов. Это направление привело к созданию машиносчетных станций, послуживших прообразом современных вычислительных центров. [ 7]

Во-вторых, даже в наше время использование большого числа разнообразных устройств ввода/вывода информации не отменило полностью использование перфокарточной технологии. Заключительный период электромеханического этапа развития вычислительной техники характеризуется созданием целого ряда сложных релейных и релейно-механических систем с программным управлением, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способных выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров с электропроводом. Эти аппараты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.

Глава 2. Поколения ЭВМ

А теперь мы бы хотели рассказать о современных ЭВМ, об их истории и развитии.
Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений - за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это, прежде всего, их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим - к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

2.1. Первое поколение ЭВМ (1946 — 1958 гг.)

Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. 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. Она выполняла за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м в длину, объём - 85 м 3 , вес - 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и 1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.

Первая машина с хранимой программой - ”Эдсак” - была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения - 8,5 мс. 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 20 разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах. 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. Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина) в 1952-1953 гг. с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду. Машины, созданные во время этого поколения, предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: М-1, М-2, М-З, “Стрела”, “Минск-1”, “Урал-1”, “Урал-2”, “Урал-3”, M-20, "Сетунь", "Раздан". Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных знаков. В машинах первого поколения были реализованы основные логические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепции Джона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе и исходным данным (числам). В вычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы и внешняя память на магнитном барабане. В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти на магнитных сердечниках. Надежность ЭВМ этого поколения была крайне низкой. [6] (Приложение 3, рис. 12, рис. 13, рис. 14, рис. 15, рис.16)

2.2. Второе поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг.)

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом, за счет развития программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д. К ЭВМ второго поколения относятся:

ЭВМ М-40, -50 для систем противоракетной обороны;

Урал -11, -14, -16 - ЭВМ общего назначения, ориентированные на решение инженерно-технических и планово-экономических задач;

Минск -2, -12, -14 для решения инженерных, научных и конструкторских задач математического и логического характера;

Минск-22 предназначена для решения научно-технических и планово-экономических задач;

БЭСМ-3 -4, -6 машин общего назначения, ориентированных на решение сложных задач науки и техники;

М-20, -220, -222 машина общего назначения, ориентированная на решение сложных математических задач;

МИР-1 малая электронная цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения широкого круга инженерно-конструкторских математических задач,

"Наири" – машина общего назначения, предназначенная для решения широкого круга инженерных, научно-технических, а также некоторых типов планово-экономических и учетно-статистических задач;

Рута-110 – мини ЭВМ общего назначения и ряд других ЭВМ.

ЭВМ БЭСМ-4, М-220, М-222 имели быстродействие порядка 20—30 тысяч операций в секунду и оперативную память—соответственно 8К, 16К и 32К. Среди машин второго поколения особо выделяется БЭСМ-6, обладающая быстродействием около миллиона операций в секунду и оперативной памятью от 32К до 128К (в большинстве машин используется два сегмента памяти по 32К каждый). [7]
Данный период характеризуется широким применением транзисторов и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода..
Вычислительные машины этого периода успешно применялись в областях, связанных с обработкой множеств данных и решением задач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учреждениях и банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработки данных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных. Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически не использовались. (Приложение 4, рис. 16, рис. 17, рис. 18, рис. 19)

2.3. Третье поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг.)

Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились. В СССР в 70-е годы получают дальнейшее развитие. Разрабатываются универсальные ЭВМ третьего поколения ЕС, совместимые как между собой (машины средней и высокой производительности ЕС ЭВМ), так и с зарубежными ЭВМ третьего поколения (IBM-360 и др. - США). В разработке машин ЕС ЭВМ принимают участие специалисты СССР. В то же время в СССР создаются многопроцессорные ЭВМ, выпускаются мини-ЭВМ "Мир-31", "Мир-32", "Наири-34". [2] Для управления технологическими процессами создаются ЭВМ серии АСВТ М-6000 и М-7000 (разработчики В.П.Рязанов и др.). Разрабатываются и выпускаются настольные мини-ЭВМ на интегральных микросхемах М-180, "Электроника -79, -100, -125, -200", "Электроника ДЗ-28", "Электроника НЦ-60" и др. К машинам третьего поколения относились "Днепр-2", ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций - ЕС-1021 и др.), МИР-2, "Наири-2" и ряд других. [4]

Характерной чертой данного периода явилось резкое снижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образом за счет использования интегральных схем. (Приложение 5, рис. 21, рис. 22)

2.4. Четвертое поколение ЭВМ (1974 — 1982 гг.)

Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека. К этому поколению можно отнести ЭВМ ЕС: ЕС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 (“Ряд 2”), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, -1700, все персональные ЭВМ (“Электроника МС 0501”, “Электроника-85”, “Искра-226”, ЕС-1840, -1841, -1842 и др.), а также другие типы и модификации. [5] Первый компьютер появился в 1976 г. К ЭВМ четвертого поколения относится также многопроцессорный вычислительный комплекс "Эльбрус". "Эльбрус-1КБ" имел быстродействие до 5,5 млн. операций, а объем оперативной памяти до 64 Мб. У "Эльбрус-2" производительность до 120 млн. операций в секунду, емкость оперативной памяти до 144 Мб или 16 Мслов (слово 72 разряда), максимальная пропускная способность каналов ввода-вывода - 120 Мб/с. (Приложение 6, рис. 23, рис. 24)

Цель работы – рассмотреть четыре поколения развития ЭВМ.
Исходя из поставленной цели, нами были сформулированы следующие задачи исследования:
проанализировать все основные этапы развития ЭВМ
выявить характерные черты, свойственные ЭВМ в каждом поколении.

Содержание работы

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Четыре поколения ЭВМ 4
2. Первое поколение ЭВМ 5
3. Второе поколение ЭВМ 7
4. Третье поколение ЭВМ 9
5. Четвертое поколение ЭВМ 11
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14

Файлы: 1 файл

этапы развития эвм.doc

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы – рассмотреть четыре поколения развития ЭВМ.

Исходя из поставленной цели, нами были сформулированы следующие задачи исследования:

проанализировать все основные этапы развития ЭВМ
выявить характерные черты, свойственные ЭВМ в каждом поколении.

По структуре реферат состоит из введения, четырех разделов основной части, заключения и списка использованной литературы.

1. Четыре поколения ЭВМ

Вся история компьютера тесно переплетена с желанием человека облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Любые, даже не сложные арифметические операции с использованием больших чисел достаточно затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности человечество предпринимало попытки создать устройство, которое могло бы эти вычисления выполнять. Прошло немногим более 50 лет, как на свет появилась первая электронная вычислительная машина.

История развития средств электронной вычислительной техники уходит вглубь веков. По скорости развития этому процессу нет аналога, так как темпы, с которыми разрасталось количество электронных вычислительных машин (ЭВМ), просто колоссальны. С процессом появления компьютеров связано много великих имен, что вызывает неподдельный интерес к этой области. На сегодняшний день во многих странах мира созданы музеи, где хранятся образцы первых электронных вычислительных машин, выпускается много литературы, в которой отражены самые важные достижения в этой области, проводятся конференции.

За короткий промежуток времени сменилось несколько поколений электронно- вычислительных машин. Выделяют четыре поколения. Из истории развития компьютерной техники видно, что основной чертой является быстрота смены поколений. Уже успело смениться четыре, и мы сейчас работаем на компьютерах пятого поколения. Первым определяющим признаком, при котором мы относим ЭВМ к тому или иному поколению является, прежде всего, элементная база (из каких элементов они построены). Также для определения используются такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Несмотря на условность такого деления, поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

2. Первое поколение ЭВМ

К первому поколению ЭВМ принято относить период с 1945 по 1954 годы. Машины этого поколения – это ЭВМ на электронных лампах (наподобие тех ламп, которые стояли в старых телевизорах). Это было доисторическое время. Эту эпоху можно считать временем становления ЭВМ. Тогда такие машины строились как экспериментальные устройства для проверки какой-либо теоретической базы. Первые ЭВМ впечатляли своими габаритами, вес и размер которых требовал для себя отдельных зданий.

Ввод чисел в первые ЭВМ вводился с помощью перфокарт, а программное управление последовательностью выполнения арифметических операция выполнялся с помощью штекеров и наборных полей. Такой способ программирования требовал много времени для подготовки машины. ЭВМ первого поколения отличались невысокой надежностью, требовали системы охлаждения. Также требовалось очень много человеческих ресурсов. Известны факты, что для поддержания работы таких огромных машин к ним приписывали солдат. Они постоянно должны были следить за работой такой машины, менять электронные лампы. Если хотя бы одна лампа перегорала, то работа машины останавливалась. После нахождения и замены лампы работа продолжалась. Работа на таких машинах была очень затратной. Процесс программирования требовал от людей хорошего знания архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. Так как процесс программирования на таких машинах больше напоминал искусство, работать с ними мог только узкий круг людей: математики, физики и электроники.

Разработчиками Джоном Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert) была создана первая серийно выпускающаяся ЭВМ первого поколения UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Это был самый первый цифровой компьютер общего назначения 1 .

Работа по созданию UNIVAC велась с 1946 года. Завершение произошло в 1951 году. UNIVAC имел время сложения 120 мкс, умножения -1800 мкс и деления - 3600 мкс. Этот компьютер мог сохранять 1000 слов, 12000 цифр со временем доступа до 400 мкс максимально. Магнитная лента несла 120000 слов и 1440000 цифр. Ввод/вывод осуществлялся с магнитной ленты, перфокарт и перфоратора. Первый экземпляр UNIVAC использовался для переписи населения в США.

Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.

Помимо UNIVAC серийно выпускавшимися ЭВМ были: Ferranti Mark 1,LEO1.

3. Второе поколение ЭВМ

Второе поколение ЭВМ является продолжением развития компьютеров первого поколения. В этот период происходит много качественных изменений, благодаря которым можно сделать вывод, что развитие компьютерной техники перешло на новый этап. Это время характеризуется рядом прогрессивных архитектурных решений и дальнейшим развитием технологии программирования.

В качестве элементной базы использовались уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы. Работа транзисторов была более стабильной, чего нельзя сказать про лампы. Транзисторы выделяли меньше тепла и потребляли меньше энергии. Каждый транзистор представлял собой отдельную деталь, которую нужно впаять в печатную плату. Этот процесс занимал очень много времени и сил. Магнитные сердечники и магнитные барабаны стали использовать в качестве устройств памяти. Магнитные барабаны являются далекими предками современных жестких дисков. Технология памяти на магнитных сердечниках состояла из маленьких магнитных колец, которые поляризовались в двух направлениях, представляя таким образом бит данных. Такая память была очень дорогой, потому что требовала ручной сборки. Компьютеры второго поколения имели до 32 Кбайт оперативной памяти, а скорость вычислений их была от 200000 до 300000 операций в секунду.

В развитии программного обеспечения также произошел ряд изменений. Были созданы развитые микроассемблеры, которые значительно повысили уровень общения с ЭВМ, но в своей основе это были языки низкого уровня. В конце 50-х годов появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки программирования высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти события позволили упростить и ускорить написание программ для компьютеров. Программирование стало приобретать черты ремесла, оставаясь наукой. Все это позволило уменьшить габариты ЭВМ. Стоимость таких машин, естественно, снизилась настолько, что их впервые могли строить для продажи.

Несмотря на многие достижения в развитии ЭВМ второго поколения, главным все-таки можно считать достижения в области программ. В этот период появилось то, что сегодня называют операционной системой. Расширилась сфера применения ЭВМ. Теперь уже не только ученые могли пользоваться такой техникой, но и простой народ. Некоторые крупные фирмы стали использовать ЭВМ в планировании и управлении

Третье поколение ЭВМ

Третье поколение ЭВМ связано, прежде всего, с разработкой интегральных схем - целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника. Первая интегральная схема была создана в январе 1959 года Д. Килби 2 . Она представляла собой тонкую германиевую пластинку длиной в 1см. В это же время появляется полупроводниковая память, которая до сегодняшнего дня используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем резко повысило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор мог параллельно работать и управлять периферийными устройствами. Это дало возможность ЭВМ одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). В результате реализации этого принципа появилась возможность работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Пользователи, которые были удалены от ЭВМ, могли оперативно взаимодействовать с машиной независимо друг от друга.

Годы развития ЭВМ третьего поколения отличительны тем, что именно в это время производство компьютеров приобретает промышленный размах. В эти годы усиленно пытается заявить о себе фирма IBM. Она первой реализовала семейство ЭВМ - серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM. Для ЭВМ третьего поколения традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Но, несмотря на то, что машины одной серии могли сильно отличаться по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы.

Программное обеспечение для ЭВМ третьего поколения было сильно расширено (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы и т.д.).

Слабым местом у этих машин было невысокое качество комплектующих. Чтобы как-то компенсировать это, сьали разрабатывать спецпроцессоры, позволяющие строить высокопроизводительные системы для частных задач.

Начало 60-х годов обозначилось появлением первых миникомпьютеров. Это были небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Был сделан первый шаг к появлению персональных компьютеров. Пробные образцы были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера. В 1971 г. Это смогла сделать фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов.

Период развития ЭВМ третьего поколения оказался судьбоносным периодом. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть. Это сеть является прототипом того, что сейчас мы называем интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

Четвертое поколение ЭВМ

Элементной базой ЭВМ четвертого поколения является использование большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные в 70-80-х годах. При помощи БИС на одном кристалле можно создать устройства, содержащие тысячи и десятки тысяч транзисторов. Компактность узлов при использовании БИС позволяет строить ЭВМ с большим числом вычислительных устройств - процессоров (так называемые многопроцессорные вычислительные системы). При этом БИС - технология частично использовалась уже и в проектах предыдущего поколения (IBM/360, ЕС ЭВМ ряд-2 и др.). Быстродействие этих машин составляло десятки млн. операций в секунду, а оперативная память достигла сотен Мб. В 1971 году фирма Intel выпустила микропроцессор, появились микро-ЭВМ и персональные ЭВМ. На самом деле в этот период не было каких-то принципиально новых изменений. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, - прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Машины четвертого поколения можно условно разделить на пять классов: микро-ЭВМ, персональные компьютеры (ПК), мини-ЭВМ, специальные ЭВМ, ЭВМ общего назначения, супер-ЭВМ.

Машины четвертого поколения можно охарактеризовать следующими показателями: элементной базой (СБИС), персональным характером использования (ПК), нетрадиционной архитектурой (супер-ЭВМ).

Читайте также: