Санкт-Петербургский государственный
университет
экономики и финансов
Реферат по дисциплине «Информатики и вычислительной техники»:
«ПРОЦЕСС РОЖДЕНИЯ ЭВМ»
Выполнила: студентка 1 курса 102 группы
Колегова Елена
Проверила: Барабанова М.И.
2001
План:
-
Как зародился и развивался инструментальный счёт.
-
О прообразе современных ЭВМ
-
Итак, создание ЭВМ…
-
Заключение
Как зародился и развивался инструментальный счёт
Люди учились считать, используя собственные пальцы, затем возникли простейшие счётные приспособления. Когда этого оказалось недостаточно, возникли простейшие счётные приспособления. Особое место среди них занял абак, получивший в древнем мире широкое распространение.
Сделать абак совсем несложно. Достаточно разлиновать столбцами дощечку или просто нарисовать столбцы на песке. Каждому из столбцов присваивалось значение разряда чисел: разряд единиц, разряд десятков, сотен, тысяч и т.д. Числа обозначались набором камешков, раскладываемых по различным столбцам – разрядам. Добавляя из в соответствующие столбцы или убирая из них то или иное количество камешков, можно было производить сложение или вычитание и даже умножение и деление как многократное сложение и вычитание соответственно.
Первым устройством, механизирующим счёт, была счётная машина, построенная в 1642 году выдающимся французским учёным Блезом Паскалем. Механический счётчик Паскаля мог складывать и вычитать и использовался для сложения колонок цифр в конторе его отца.
«Паскалина» - так называли машину – содержала набор вертикально расположенных колёс с нанесёнными на них цифроми от 0 до 9. Если такое колесо совершало полный оборот, оно сцеплялось с соседним колесом и поворачивало его на одно деление. Число колёс определяло число разрядов. Так, два колеса позволяли считать до 99, три – уже до 999, а пять колёс делали машину «знающей» такие большие числа, как 99 999. Считать на «Паскалине» было очень просто.
В 1673 году немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счётное устройство, которое не только складывало и вычитало, но и умножало и делило. Машина Лейбница была сложнее «Паскалины». Она стала основой массовых счётных приборов – арифмометров, которыми широко пользовались не только в XIX , но и сравнительно недавно.
О прообразе современных эвм
Есть в истории вычислительной техники учёные, чьи имена связаны с наиболее значительными открытиями в этой области. Среди них английский математик XIX века Чарльз Бэббидж, которого часто называют «отцом» современной вычислительной техники».
В 1823 году Бэббидж начал работать над своей вычислительной машиной. Она должна была состоять из двух частей: вычисляющей и печатающей. Машина предназначена для помощи британскому морскому ведомству в составлении различных мореходных таблиц. Первая часть машины к 1838 году была уже почти закончена, когда наступил перерыв в работе. Вторую, приспособленную для печатания таблиц, часть машины не удалось ещё довести и до половины, а расходы уже достигли 17 тысяч фунтов стерлингов. По тем временам сумма огромная! В казначействе таких денег не оказалось, работы пришлось остановить.
Машина закончена не была, но, создавая её, Бэббидж выдвинул идеи, без которых не было бы и современных компьютеров. Он пришёл к выводу, что компьютер должен иметь устройство, где будут храниться числа, предназначенные для вычислений. Одновременно там же должны находиться и указания (команды) машине о том, что с этими числами делать. Следующие одна за другой команды получили название программы работы компьютера, а устройство для хранения всей перечисленной информации назвали памятью машины.
Однако хранение чисел даже вместе с программой только полдела. Главное, машина должна с этими числами производить указанные в программе операции, например, складывать их или делить, а может, возводить в степень. Рассуждая так, Бэббидж понял, что наиболее успешно это можно делать, только если в машине будет специальный вычислительный блок-процессор. Именно по такому принципу устроены современные компьютеры.
Научные идеи Бэббиджа увлекли дочь знаменитого английского поэта лорда Джорджа Байрона – графиню Аду Августу Лавлейс. В то время ещё не возникли такие понятия, как ЭВМ, программирование, и тем не менее Аду Лавлейс по праву считают первым в мире программистом.
Дело в том, что Бэббидж не составил ни одного полного описания изобретённой им машины. Это сделал один из его учеников в статье на французском языке. Ада Лавлейс перевела её на английский, добавила в нёё собственные программы, по которым машина могла бы проводить сложные математические расчёты.
Примерно через 20 лет после смерти Чарльза Бэббиджа был сделан следующий важный шаг на пути автоматизации вычислений американцем Германном Холлеритом (1860-1929). Он изобрёл электромеханическую машину для вычислений с помощью перфокарт, получившую название счётно-аналитической.
Основная идея Холлерита состояла в том, чтобы представить подлежащие обработке данные в виде отверстий в фиксированных местах перфокарты и затем либо подсчитать отверстия, находящиеся на данном месте во всех префокартах, либо рассортировать перфокарты по тому же принципу. Перфокарты Холлерита имели такую же форму, как и современные, но с другим числом строк и колонок. Пробивка отверстий осуществлялась вручную на перфораторе, состоящем из чугунного корпуса с приёмником для карты и собственно пробойника.
Счётно-аналитическая машина Холлерита явилась прообразом современных табуляторов и счётно-перфорационных машин. Вот почему Холлерита часто называют отцом счётно-перфорационной техники.
В 1896 году при очередной переписи населения были использованы перфокарточные машины, что сократило время обработки данных почти в четыре раза. В этом же году Холлеритом была основана фирма по выпуску перфокарт и счётно-перфорационных машин. Эта фирма затем была преобразована в фирму ИБМ, которая ныне является самым крупным поставщиком электронных машин во всём мире.
В конце 30-х годов нашего столетия появляются первые проекты электронных вычислительных машин. В 1937 году в США в университете штата Айова профессор Дж. В. Атанасов начал работу по созданию электронной вычислительной машины, предназначенной для решения некоторых задач математической физики. Атанасовым были разработаны и запатентованы первые электронные схемы, которые применялись при создании устройств ЭВМ. Начавшаяся вторая мировая война не позволила учёному и его сотрудникам полностью завершить проект. После войны работа над проектом уже не возобновлялась
Первые и универсальные вычислительные машины программным управлением были построены на базе электромагнитных реле. В 1941 году немецкий инженер К. Цузе закончил работу над третьим вариантом своей универсальной машины Ц-3 на электромагнитных реле. Она выполняла восемь команд, в том числе четыре арифметических действия и извлечение квадратного корня. Все действия выполнялись над десятичными числами, каждая цифра которых представлялась в двоичной системе счисления. Машина состояла из 2600 реле. Программа для работы машины задавалась с помощью двухдорожечной перфоленты.
В 1944 году в США завершилась работа над созданием машины «Марк-1» по проекту американского физика Говарда Айкена из Гарвардского университета. Проект большой релейной машины был предложен Айкеном ещё в 1937 году независимо от Цузе.
Как и в аналитической машине Бэббиджа, числа в машине «Марк-1» хранились в регистрах из десятичных счётных колёс. Таких регистров было 72. Кроме них, машина имела ещё 60 дополнительных регистров, куда можно было вручную вводить числа перед началом вычислений, но они должны были оставаться там неизменными.
Для управления операциями использовались электромеханические элементы реле – переключатели. Машина управлялась специальной программой, задаваемой на 24-дорожечной управляющей перфоленте. Быстродействие машины «Марк-1» от 0,3 до 15 секунд на одну операцию. Это была очень большая машина, приводившая в действие мотором в 5 лошадиных сил.
Вслед за первым выпуском гарвардская группа во главе с Айкеном начала работу над машиной «Марк-2», в которой для запоминания чисел служили электромеханические реле. Так как для реле характерны два устойчивых состояния, а идея отказаться от десятичной системы счисления ещё не приходила в голову конструкторам, числа в новой машине записывались в смешанной двоично-десятичной системе: каждая десятичная цифра представлялась в двоичной системе и хранилась в группе из четырёх реле. Изготовленная в 1947 году машина «Марк-2» содержала около 13 000 таких реле и была, таким образом, чисто релейной.
Одной из наиболее совершенных релейных вычислительных машин была советская релейная вычислительная машина РВМ-1, сконструированная в начале пятидесятых годов инженером Н. И. Бессоновым и построенная в 1956 году. Машина содержала пять с половиной тысяч реле. Скорость работы её составляла 50 сложений или 20 умножений в секунду.
Такого заметного повышения скорости Бессонову удалось достичь благодаря изобретённому им же каскадному принципу выполнения арифметических операций.
Из-за ряда недостатков релейные машины просуществовали недолго. Главными же недостатками можно считать отсутствие хранимой в памяти программы, что обуславливалось небольшим объёмом оперативной памяти, и невысокую скорость работу, вызванную низким быстродействием электромеханических релейных переключателей.