Задание 1

Описать указанные в варианте задания аппаратные средства компьютеров, отразить их особенности и привести основные информационно-технические характеристики.

Основные этапы развития компьютерной техники. Сравнительные характеристики компьютеров разных поколений.

Основные этапы развития компьютерной техники.

Потребность в создании счетных устройствах возникла сразу же, как только люди стали продавать и покупать товары.

Первые попытки создания инструментов для обработки информации связаны со стремлением упростить и ускорить выполнение действий над числами.

В Древнем Китае около 4000 лет назад были изобретены счеты. Греки и римляне более 2000 лет назад начали использовать абак – счетную доску, на которой числа изображались определенным количеством камешков, а действия над этими числами выполнялись путем перемещения этих камешков.

В 1642 году французский физик и математик Блез Паскаль сконструировал механический прибор для выполнения сложения и вычитания чисел – паскалину.

Через 20 лет немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц усовершенствовал эту машину, (назвав ее арифмометром), расширив ее возможности за счет действий умножения и деления. Однако возможности арифмометра были ограниченными, скорость вычислений небольшой, да и память сохраняла лишь предшествующий результат.

Первая вычислительная машина с программным управлением (аналитическая машина) была разработана английским ученым Чарльзом Беббиджем. Этим ученым еще в 1830 году были сформулированы идеи, реализованные в современных компьютерах. Аналитическая машина должна была иметь память (вмещающая до 100 сорокоразрядных чисел) и арифметическое устройство, результаты операций должны были сохраняться в памяти. Главная идея Аналитической машины – выполнение вычислительных операций по заранее заданным инструкциям, другими словами, эта машина должна была действовать по программе. В этой работе Ч. Беббиджу помогала Ада Лавлейс. Она создала для машины Беббиджа несколько программ, которые хранились на перфорированных картах. Умер Беббидж в 1871 году, так и не закончив свой труд. Его машина намного опережала технические возможности своего времени, и довести ее создание до конца было практически невозможно.

В XIX веке в США перепись населения проводилась каждые 10 лет. С ростом населения это стало весьма сложным процессом. Так, в 1887 году чиновники все еще подводили итоги переписи 1880 года. Многие разрабатывали методы быстрого подсчета итогов. Победу в этом соревновании одержал инженер Герман Холлерит. Он создал электрическую счетную машину – табулятор. Изобретение Холлерита намного ускорило методы обработки данных. В 1942 году Г.Холлерит основал фирму IBM, которая в наше время широко известна как производитель компьютеров.

Разработка современных вычислительных машин, или компьютеров (computer–вычислитель), началась в разных странах в 30-40 годах XX столетия.

В 1943 году в США создана вычислительная машина МАРК-1, основными элементами которой были электромеханические реле. Эта машина имела длину 17 метров, высоту 2,5 метра, содержала близко 750 тысяч реле, соединенных проводами общей длиной более 800 километров. Она проработала в Гарвардском университете 17 лет. За день машина выполняла такое количество вычислений, на которое раньше нужно было потратить полгода.

Первой электронной вычислительной машиной (ЭВМ), собранной на радиолампах, стала ENIAC(электронный числовой интегратор и калькулятор), созданная в США в 1946 году. Её разработали Джон Моучли и Джон Эккерт для армии США.

В июни 1945 года американским математиком венгерского происхождения Джоном фон Нейманом была предложена общая схема устройства современного компьютера (сформулирован функциональный принцип работы компьютера). По этой схеме компьютер состоит из двух главных частей: центрального процессора и памяти.

В 1951 году в Киеве украинских ученых под руководством академика С. А. Лебедева создана ЭВМ – малая электронно-счетная машина (МЭСМ). Эта машина понимала только машинный язык.

До 1976 года самой доступной ЭВМ являлся микрокомпьютер ALTAIR. Двадцатилетние студенты колледжей США Стиву Джобсу и Стиву Возняку создали в домашней мастерской (в гараже) машину, которая включала в себя клавиатуру, близкую к печатаной машинке и системный блок, реализованный на одной плате. Все это легко размещалось в «дипломате". Первоначально информация отображалась на подключаемом бытовом телевизоре, а затем были разработаны программно - аппаратные средства и к компьютеру был подключен графический дисплей, сначала монохромный, а затем цветной.

Машина, так же как и фирма, созданная 1 апреля 1976 года получила название APPLE. Было выпущено три модели APPLE: первая тиражом 200 экземпляров; вторая тиражом в 3000000 экземпляров; третью модель постигла относительная неудача. Главным конкурентом для вновь созданных ПК стала фирма IBM. В августе 1981 года эта фирма сообщила о выпуске своего первого ПК. Президентом подразделения корпорации IBM, разработавшим концепцию ПК, был Джон Истридж. Именно он заложил возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма IBM сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей. При этом методы сопряжения устройств с компьютером IBM PC не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Этот принцип, называемый принципом открытой архитектуры, сохраняется по сей день.

Период	Изобретение	Авторство
4000 лет назад 2000 лет назад	Абак (счеты)	Др. Китай Др. Греция
1642 г.	Первая механическая вычислительная машина	Блез Паскаль
1662г.	Вычислительная машина – арифмометр (операции сложения, вычитания, умножения, деления)	Вильгельм Лейбниц
1830г.	Первая вычислительная машина с использованием двоичной системы	Чарльз Беббидж, Августа Ада Лавлейс
1890г	Табулятор (электрическая счетная машина)	Герман Холлерит
1943г.	Марк–1 (электромеханическое реле)	США
1946г.	Первая ЭВМ на электронных лампах	США
1949г.	Сформулирован функциональный принцип работы компьютера	Джон Фон Нейман
1950г.	Первая советская ЭВМ	С.А.Лебедев
1951г.	Первая серийная ЭВМ ENIAK	США
1972г.	Производство ЕС ЭВМ	Страны соц.содружества
1976г.	Персональный компьютер АРРLE	США
1981г.	Персональный компьютер IBM	США
С 1980-х годов	Развитие ПК, становление Интернета

Сравнительные характеристики компьютеров разных поколений.

Немногим более 50 лет прошло с тех пор, как появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений вычислительных машин, а первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительной техники.

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.

Поколение первое. Компьютеры на электронных лампах.

К омпьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа - вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пятиэлектродная лампа - пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп.

Э лектронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем (1918) и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры.

Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп в ыходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения.

Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штеккера с нужным гнездом.

Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), - первая машина с хранимой программой. UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента.