Апаратне забезпечення еом Історія створення та розвитку неелектронних ом.

Механічні ОМ

Після "винайдення" чисел та арифметики людство намагалося віднайти спосіб полегшення проведення розрахунків, створюючи різноманітні пристрої. Одним з таких пристроїв, використовуваних і донині, є рахівниця.

Згодом, з ускладненням розрахунків, виникла потреба в автоматизації обробки даних.

У перших автоматичних лічильних пристроях використовувались механічні елементи. У 1642р. Блез Паскаль у Парижі сконструював механічну машину, яка виконувала додавання двох чисел, а у 1673р. Готфрід Вільгельм Лейбніц створив арифмометр, що дозволяв механічно виконувати всі чотири арифметичні дії. Починаючи з ХІХ ст. арифмометри дістали широкого поширення, з їх допомогою виконувались складні розрахунки, хоча і досить довго. Для подолання цього недоліку необхідно було "пришвидшити" керування машиною, тобто процес введення чисел (операндів), вибір виконуваної дії (операції) та запис результату, адже воно виконувалось людиною, швидкість роботи якої, як відомо, суттєво обмежена.

Вперше механічна машина-автомат, керування якої відбувалось без участі людини, побачила світ у 1801р. Щоправда, це була не обчислювальна машина, а ткацький верстат, розроблений Джозефом Марією Джакардом. Програми, що керували роботою машини, вводились за допомогою перфокарт (картонних карт з отворами, по яких зчитувалась інформація).

Першу механічну обчислювальну машину, що мала пам'ять для зберігання інформації, а відтак могла працювати під керуванням програми, створив у 1838р. Чарльз Беббідж. Він же розробив основні ідеї щодо побудови аналітичної машини – універсального обчислювального пристрою, яка повинна була вміти виконувати програми, записані перфокартах, а також мати центральний процесорний пристрій та пам'ять для зберігання даних та проміжних результатів. Беббіджу не вдалося створити діючий зразок аналітичної машини, оскільки вона виявила складною для техніки того часу.

Ада Лавлейс, донька поета Джорджа Байрона, описала роботу обчислювальної машини Беббіджа та створила для неї першу програму у 1842р., за що і вважається першим програмістом у світі.

Наступив момент, коли електрично-механічні пристрої вичерпали себе. Потрібен був час, щоб були зроблені відкриття у науково-технічній сфері, які б могли бути використані при створенні обчислювальних машин. З появою електронних пристроїв настав такий час, навіть ера – ера ЕОМ.

Історія створення та розвитку еом. Класифікація еом

Усі ЕОМ, які були створені за весь час їх розвитку, діляться на покоління в залежності від їх елементної бази. На зміну елементної бази ЕОМ в першу чергу впливали розвиток та нові відкриття таких наук, як хімія та фізика.

І-ше покоління ЕОМ відносять до 1940-х – 1950-х рр. Елементною базою ЕОМ цього покоління були електронні лампи. Першою електронно-ламповою обчислювальною машиною була ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), створена у 1946р. в Америці вченими Пенсільванського університету Джоном Моклі та Преспером Еккертом. ENIAC важила 30 тонн та складалась з 18000 електронних ламп. Перша вітчизняна електронно-лампова обчислювальна машина – МЭСМ (Малая электронная счетная машина) – була розроблена колективом київських вчених під керівництвом академіка С.А.Лебєдєва.

Використання у складі обчислювальних машин електронних ламп виявилось неефективним, оскільки вони виділяють при роботі багато тепла, споживають відносно багато електроенергії, є громіздкими, ненадійними та дорогими.

ІІ-ге покоління ЕОМ припадає на 1950-ті – 1960-ті рр. Елементною базою ЕОМ цього покоління є транзистори, а приклад ЕОМ цього покоління – комп'ютер UNIVAK

Транзистори функціонально аналогічні електронним лампам, але виготовляються з напівпровідникових матеріалів, а відтак значною мірою позбавлені їх недоліків.

ІІІ-тє покоління ЕОМ відносять до 1960-х – 1970-х рр. Елементна база цих ЕОМ – інтегральні мікросхеми, розроблені незалежно Джеком Кілбі та Робертом Нойсом. Інтегральна мікросхема являє собою кремнієву підкладку, що містить електрично з'єднані транзистори, резистори та конденсатори. Типові представники ЕОМ третього покоління – ІВМ-360, ІВМ-370 (США), ЕС-1020,-1022,-1035,-1035,-1066 (СРСР).

Початок виробництва ЕОМ IV-го покоління припадає на 1970р. і триває до сих пір. Елементна база ЕОМ IV-го покоління – це великі інтегральні схеми (ВІС). ВІС – це удосконалені інтегральні мікросхеми, при їх виготовленні транзистори створюються в структурі кремнієвої підкладки і являють собою не дискретні пристрої, а мікроскопічні області на поверхні пластини. Технологія створення ВІС дозволяє розміщати на маленьких площах велику кількість транзисторів, при цьому визначення "велика" характеризує не геометричні розміри чіпа, а його потужність (в порівнянні з інтегральною мікросхемою такої ж площі).

Так, у 1971р. компанією "Intel" на основі ВІС було розроблено перший у світі мікропроцесор – Intel 4004 (2300 транзисторів). Надалі відбувається процес вдосконалення процесорів з одночасним збільшенням їх потужності, в основному за рахунок збільшення кількості транзисторів, з яких вони складаються. У 1972р. бачить світ процесор Intel 8008 (6'000 транзисторів), у 1982 – Intel 80286 (... транзисторів), у 1985р. – Intel 80386 (275'000 транзисторів) та у 1989р. – Intel 80486 (1'200'000 транзисторів). Згодом, у 1993 Intel анонсує процесор Pentium (3,1 млн. транзисторів).

Крім класифікації ЕОМ за поколіннями, можна застосовувати й інші методи класифікації:

За рівнем спеціалізації:

Універсальні ЕОМ – придатні для застосування при виконанні різнопланових завдань (робота з текстом, відео, обробка звуку)

Спеціалізовані ЕОМ – призначені для використання при розв'язанні певного кола задач чи адаптовані для використання у певних умовах (бортові ЕОМ літаків, автомобілів, пиловологозахищені промислові комп'ютери).

За призначенням:

Великі ЕОМ – надпотужні комп'ютери, відрізняються великими розмірами, швидкодією, складністю конструкції, і, відповідно, вартістю, використовуються, як правило, для обслуговування галузей народного господарства, великих організацій, керування складними системами (наприклад, для прогнозування погоди, моделювання хімічних та біологічних процесів).

Міні-ЕОМ – відрізняються від великих ЕОМ меншими розмірами, потужністю та вартістю, використовуються у великих та середніх підприємствах, наукових установах та ВНЗ для управління виробничими процесами (наприклад, інформаційні системи транспортних корпорацій, що використовуються при бронюванні та продажу білетів). Робота міні-ЕОМ вимагає існування власного обчислювального центру.

Мікро-ЕОМ – менш потужні за міні-ЕОМ і не потребують існування обчислювального центру, вони доступні для більшості підприємств, і використовуються, головним чином, для обробки та збереження їх БД.

Персональні ЕОМ – призначені для обслуговування одного робочого місця чи потреб однієї людини. Потужність сучасних персональних ЕОМ є більшою за потужність великих ЕОМ 1970-х, міні-ЕОМ 1980-х та мікро-ЕОМ 1990-х років.

Крім того, існують методи класифікації власне персональних ЕОМ:

За типовими розмірами:

Настільні (desktop) – відрізняються простотою зміни конфігурації за рахунок нескладного підключення зовнішніх пристроїв чи внутрішніх компонентів;

Портативні (laptop) – відрізняються зручністю транспортування за рахунок використання “малогабаритних” технологій та щільного розташування компонентів ЕОМ.

Кишенькові (palmtop) – виконують функції електронних записних книжок з розширеними функціями.

За апаратною сумісністю: така класифікація базується на стандартах виготовлення компонентів ЕОМ та принципі ідентичного виконання програм на ЕОМ, побудованих на одній і ті й же платформі. Розрізняють ІВМ-сумісні ЕОМ, комп'ютери Apple та інші.

За типом процесора: в основу даної класифікації покладений той факт, що тип процесора ЕОМ значною мірою визначає характеристики ЕОМ.