Краткая история развития ВТ

Глава 1.

История развития вычислительной техники, поколения ЭВМ. Системы счисления, перевод чисел из одной системы счисления в другую. Представление информации в ЭВМ. Методы кодирования информации.

Краткая история развития ВТ.

Первая из действующих ВМ была разработана Блезем Паскалем в 1642 году. Числа в счётной машине Паскаля изображались с помощью счётных колес, которые представляли собой шестерёнку с 10 зубцами, равномерно расположенными по окружности. В дальнейшем на протяжении трёх столетий разрабатывались различные варианты счётных механических машин, при этом необходимо отметить вклад отечественных учёных в этот процесс. Первая отечественная счётная машина была изготовлена часовым мастером Якобсоном около 1770г. Большой вклад в развитие счётной техники внёс известный русский математик академик П.Л. Чебышев. Среди многочисленных изобретённых им механизмов имеется арифмометр, сконструированный в 1878 г, который в то время был одной из самых оригинальных ВМ. Не менее интересным и важным изобретением русских учёных явился интегратор для решения дифференциальных уравнений. Он был изобретён и построен в 1912 г. великим русским математиком и инженером А.Н. Крыловым. Это была первая интегральная машина непрерывного действия, позволяющая решать дифференциальные уравнения до 4-го порядка. В 1913 г. русским учёным М.А. Бонч-Бруевичем была сконструирована эл. упр. схема с 2-мя установочными составляющими, названная триггером.

В 20 веке развитие ВТ было непосредственно связано с решением проблем защиты информации (вернее снятие этой защиты). В 30-е годы 20 века в Германии была создана механическая шифровальная машина «Энигма», которая по определённой схеме каждой букве секретного сообщения ставила в соответствие другую букву. Зашифрованное сообщение передавалось по радио. В связи с этим в 1939 году в Великобритании начались работы по разработке дешифровальной машины. Сначала было запущено несколько элементов механических компьютеров, но они оказались медлительными. Тогда Тьюрингом был разработан первый в мире компьютер на вакуумных лампах – «Колосс». Он мог разгадать любой секретный код в течение нескольких минут.

Первый отечественный проект ЭВМ был выдвинут С.А. Лебедевым ещё до начала Великой Отечественной войны, которая помешала его реализации. Этот проект был продолжен после войны, в результате чего в 1952 была разработана вычислительная машина БЭСМ – 1, которая была самой производительной в Европе (10 тысяч операций / сек).

В США в 1942 были выделены средства на создание эл. компьютера, однако работы шли крайне медленно. И только после тайного прибытия Тьюринга из Англии в США была запущена в 1946 году машина «ЭНИАК». Эта машина была длиной более 30 метров, содержала примерно 18 тысяч электронных ламп и 1,5 тысячи реле. Она потребляла мощность 150 киловатт, достаточную для освещения целого рабочего посёлка. «ЭНИАК» принято считать ЭВМ первого поколения.

В это же время знаменитый математик Джон фон Нейман предложил новый тип машины, действующей под управлением хранящейся в ней программы. Такой подход позволял преодолеть важнейший недостаток «ЭНИАКА» – затраты времени на набор и подготовку программы на коммутационной доске.

Базовая структура машины Джона фон Неймана:

Устройство управления вместе с операционным устройством образует «центральное операционное устройство» (ЦОУ), которое предназначено для извлечения из памяти команд рабочей программы, при помощи УУ, их декодирования и интеритации при помощи ОУ. При этом выполняются арифметические и логические операции, предусмотренные командами рабочей программы. Тактовый генератор обеспечивает синхронность выполнения всех операций, реализованных отдельными устройствами системы. В памяти хранится набор элементарных команд, который образует программу, управляющую функциями системы. Кроме того машина способна прерывать выполнение программы и вводить в неё изменения в зависимости от промежуточных результатов. Устройства вв./выв. предназначены для преобразования информации, поступающей в машину извне, передачи её в ЦОУ и выдачи результатов работы машины.

1949 год – изобретение транзистора дало новый толчок к развитию ВТ. Использование транзистора позволило снизить размеры и потребление энергии, повысить надёжность и быстродействие аппарата ЭВМ до 10 и 100 тысяч операций в секунду.

Машины: Стретч (США), Атлас (Англия), НАИРИ, Минск (СССР).

1960 год – изобретение интегральной микросхемы. Интегральная микросхема – это кремниевая монокристаллическая пластинка размером несколько кв. мм, на которой с помощью специальной технологии формируют транзисторы, диоды, конденсаторы и проводящие межсоединения, образующие законченные схемные функциональные структуры. Использование микросхем позволило снизить габариты потребляемой энергии, резко повысит надежность и быстродействие до 100 тысяч и 1000000 операций / сек.

Машины: IBM с системой UNIVAC 90/30 (США), EC ЭВМ (СССР).

1971 год фирма INTEL разработала первый микропроцессор INTEL 4004. С этого момента ВТ стала развиваться быстрыми темпами. Каждые 2-3 года стали появляться новые микропроцессоры фирм INTEL, MOTOROLA, AMI, а также их отечественные аналоги. Если первый INTEL 4004 работал на частоте 750 кГц, содержал 2300 транзисторов и стоил ≈ $ 200, производительность его оценивалась в 60 тыс. операций в секунду, то например современный микропроцессор Alpha 21264 фирмы DEC составляет: 600 МГц, 15.2 млн. транзисторов, 2 млрд. операций в секунду, стоит около $ 300. В связи с этим представитель Совета директоров фирмы INTEL Гордон Мур отметил, что: «Если бы автомобилестроение эволюционировало со скоростью полупроводниковой промышленности, то сегодня «Ролс-Ройс» стоил бы $ 3, мог бы проехать 1,5 млн. миль на одном галлоне бензина и было бы дешевле его выбросить, чем платить за парковку».