Лекция №2. Тема: История развития вычислительной техники

Во все времена своего существования человек нуждался в инструментах для счета. В первобытные времена таким инструментом у человека была собственная рука, (пальцевый счет использовался человеком и на более высокой ступени развития цивилизации – в Древней Греции и Древнем Риме).

По мере своего развития человек начал использовать для счета самые примитивные устройства – сначала это были деревянные палочки с зарубками – бирки (первое упоминание о них обнаруженное на барельефе фараона Сети 1, и относится примерно к 1350 году до нашей эры). Китайцы, персы, индийцы пользовались для представления чисел и счета ремнями и веревочками с узлами. Острая необходимость в более совершенном инструменте для счета привела к появлению абака (в переводе на русский язык – дощечка, покрытая пылью). По свидетельству Геродота, египтяне им пользовались уже в 5 веке до нашей эры. По существу, этот инструмент похож на обыкновенные русские счеты.

В семнадцатом веке были изобретены логарифмы, и сразу вслед за этим был создан новый счетный инструмент – логарифмическая линейка. Примерно в тоже время появились арифметические машины Шиккарда, Паскаля и Лейбница. Это уже были механические устройства, использующие многочисленные шестерни, зубчатые рейки, колеса и т.п. Они умели «запоминать» числа и выполнять четыре арифметические операции. Особую роль в развитии вычислительной техники сыграли работы английского ученого Чарльза Беббиджа. В начале 19 века он предложил идею создания «разностной» машины, которая предназначалась для вычисления значений многочленов без вмешательства человека в процесс счета, т.е. машина должна была считать автоматически. Он разработал все основные идеи, но осуществить их не смог, не позволило развитие техники того времени.

Проект по созданию такой машины продолжил сотрудник Гарвардского университета в США Говард Эйкен. Машина была построена в 1943 году и называлась «Марк – 1». Но это была машина на электромеханических реле, а в 1945 году в США появилась первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) - ЭНИАК═> Electronic Numerical Integrator And Calculator. Она работала в тысячу раз быстрее Марк-1. Это была уже ламповая машина на электронных реле. Она имела два существенных недостатка: для задания программы её работы приходилось несколько часов или даже дней присоединять нужным образом провода и невысокую надежность работы, ввиду частого выхода из строя электронных реле. Поэтому её создатели Джон Мочли и Преспер Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. К работе они привлекли знаменитого математика Джона фон Неймана, который ясно и четко сформулировал общие принципы функционирования электронных вычислительных устройств, т.е. компьютеров. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы Неймана, был построен в 1949 году Морисом Уилксом.

В нашей стране первая электронная вычислительная машине была создана под руководством академика С.А.Лебедева в 1951 году. Называлась она МЭСМ – малая электронная счетная машина. В 1952 году была построена самая мощная в то время в Европе машина – БЭСМ – 1 (большая электронная счетная машина).

Электронно-вычислительные машины (или, как теперь их часто называют, компьютеры) принято делить на поколения. В основу градации обычно кладут элементную базу, на которой строятся машины. К настоящему времени насчитывают четыре или даже пять поколений ЭВМ.

1-е поколение. Элементная база – электронные лампы. Быстродействие достигало 20 тысяч операций в секунду. Программы писались на языке машины, причем каждая машина имела свой, присущей только ей язык, и если программа была написана на этом языке, то на другой ЭВМ ее использовать было нельзя.

2-е поколение. Элементная база – полупроводниковые приборы (транзисторы). Быстродействие повысилось до нескольких сотен тысяч операций в секунду, одновременно значительно увеличилась надежность. Произошел переход от написания программ на языке машины к написанию их на алгоритмических языках высокого уровня, появилась библиотека стандартных программ.

3-е поколение. Элементная база – интегральные микросхемы (одна микросхема, по сути, стала эквивалентна целому блоку ЭВМ). Быстродействие достигло порядка одного миллиона операций в секунду. Использование интегральных микросхем повысило надежность и уменьшило размеры ЭВМ. Стал применяться принцип распараллеливания работ, ЭВМ стала выполнять одновременно несколько программ.

4-е поколение. Элементная база – большие интегральные схемы (БИС). Быстродействие достигло десятков и даже сотен миллионов операций в секунду. Миниатюризация элементной базы привела к появлению микропроцессоров. Дальнейшее развитие ЭВМ этого поколения характеризуется в основном усовершенствованием центрального процессора и разработкой более удобного пользовательского интерфейса. 1975 год – появление первого коммерчески распространяемого персонального компьютера «Альтаир-8800» на основе микропроцессора Intel -8080. Август 1981 года – появился IBM PC, который вскоре занял ведущее место на рынке.

Поколения ЭВМ	I	II	III	IV	V
Годы	1945-1960	1960-1964	1964-1970	1970-1990	1990-…
Базовый элемент	Эл. Лампы (триод)	транзисторы	Интегральные схемы (ИС)	Большие ИС (БИС)	Сверхбыстрые БИС
Быстродействие	До 20 тыс. оп/сек	105 оп/сек	106 оп/сек	107- 108 оп/сек	108- 1012 оп/сек
Носители информации	Перфоленты, перфокарты	Магнитные ленты	Магнитные диски	Гибкие магнитные диски	Оптические диски
Мировой парк	5 тыс.	30 тыс.	300 тыс.	150 млн.

Единицы измерения информации.

Единица измерения	обозначение	величина
килобайт	Кб	210=1024 байт
мегабайт	Мб	220=1 048 576 байт =1024 килобайт
гигабайт	Гб	230=1 073 741 824 байт =1024 мегабайт
терабайт	Тб	240=1 099 511 627 776 байт =1024 гигабайт