История возникновения и развития вычислительной техники

Сердобский  филиал ГОУСПО «Пензенского Областного Медицинского Колледжа»               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                           

 

 

 

 

 

                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Реферат на тему «История возникновения      

                                                и развития вычислительной техники».

                                                        Выполнила студентка 14 группы

                                                     Крошко Анастасия Владимировна.

         

 

 

 

 

               План:

1)Введение

2)Этапы развития вычислительной техники

3)Поколения электро – вычислительных машин

4)Роль ВТ в жизни человека

5)Заключение

6)Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение 
      Тема истории возникновения и развития вычислительной техники довольно актуальна. Актуальность подтверждается словами Марвина Минского, который писал: «На протяжении жизни всего лишь одного поколения рядом с человеком вырос странный новый вид: вычислительные и подобные им машины, с которыми, как он обнаружил, ему придется делить мир. Ни история, ни философия, ни здравый смысл не могут подсказать нам, как эти машины повлияют на нашу жизнь в будущем, ибо они работают совсем не так, как машины, созданные в эру промышленной революции». 
     Таким образом, целью моей работы является просмотреть историю возникновения и развитие вычислительной техники с древних времен до настоящего времени.    Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Компьютер, как космическая или ядерная техника, - это продукт нашего столетия, но его предыстория исчисляется многими столетиями и даже тысячелетиями. И это не случайно, ведь потребность в различного рода вычислениях и расчетах существовала уже на самых ранних стадиях развития цивилизации, а математика, одной из важнейших задач которой была выработка точных правил этих вычислений, по праву относится к числу древнейших наук. Различные устройства, облегчающие и ускоряющие процесс вычислений, изобретались человеком еще в очень отдаленные времена. Так, история возникновения счетов теряется в глубине столетий, аналогичные по назначению устройства использовались многими народами. 
Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д. Еще во времена древнейших культур человеку приходилось решать задачи, связанные с торговыми расчетами, с исчислением времени, с определением площади земельных участков и т. д. Рост объемов этих расчетов приводил даже к тому, что из одной страны в другую приглашались специально обученные люди, хорошо владевшие техникой арифметического счета. Поэтому рано или поздно должны были появиться устройства, облегчающие выполнение повседневных расчетов.

       Основные этапы  развития ВТ можно привязать  к следующей хронологической  шкале:

• ручной - до 17 века
• механический – с середины 17 века
• электромеханический – с 90 годов 19 века
• электронный – с 40 годов 20 века

       Эти этапы отличались друг от друга более совершенным строением вычислительных аппаратов.

              Ручной этап                                          

        Ручной период начался на заре человеческой цивилизации. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах производилась разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д. Историю цифровых устройств начать следует со счетов. Подобный инструмент был известен у всех народов..      Древнегреческий абак (доска или   «саламинская доска» по имени острова Саламин в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским песком дощечку. Китайские счеты суан – пан состояли из деревянной рамки, разделенной на верхние и нижние секции. У японцев это же устройство для счета носило название серобян. На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в разряд единиц. В конце 15 – начале 16 века Леонардо да Винчи создал 13- разрядное суммирующее устройство с десятизубными кольцами. Основу машины по описанию составляли стержни, на которые крепились два зубчатых колеса, большее с одной стороны стержня, а меньшее – с другой. Эти стержни должны были располагаться таким образом, чтобы меньшее колесо на одном стержне входило в зацепление с большим колесом на другом стержне. При этом меньшее колесо второго стержня сцеплялось с большим колесом третьего и т.д. Десять оборотов первого колеса, по замыслу автора, должны были приводить к одному полному обороту второго, а десять оборотов второго - к полному обороту третьего и т.д. Вся система, состоявшая из 13 стержней с зубчатыми колесами должна была, приводиться в движение набором грузов.

 

                  Механический этап     

Развитие механики в 17 веке стало предпосылкой вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений, обеспечивающий перенос старшего разряда. Увеличение во второй половине 19 века вычислительных работ в целом ряде областей человеческой деятельности выдвинуло настоятельную потребность в ВТ и повышение требований к ней.

    Первая спроектированная  Беббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Работающая модель была шестицифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы.

Главным достижением этой эпохи можно считать изобретение арифмометра ученым, по имени Однер. Главная особенность детища Однера заключается в применении зубчатых колес с переменным числом зубцов вместо ступенчатых валиков.  Оно проще валика конструктивно и имеет меньшие размеры.

    Первоначально появление  в этот период ЭВМ не очень  повлияло на выпуск арифмометров, прежде всего из-за различия  в назначении, а также в стоимости  и распространенности. Однако, с 60 годов  в массовое использование все активнее проникают электронные клавишные вычислительные машины, выпускаемые вначале на лампах, а с 1964 г. на транзисторах. Лидерство в этом направлении сразу же захватила Япония, которая отличалась миниатюризацией электронной техники, включая ВТ.

 Электромеханический этап                                 Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает около 60 лет – от первого табулятора Г. Холлерита до первой ЭВМ ENIAK (1945). Предпосылками создания проектов этого типа явились как необходимость проведения массовых расчетов, так и развитие прикладной электротехники.                                            Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях.

Значение работ Холлерита для развития ВТ определяется двумя факторами. Во-первых, он стал основоположником нового направления в ВТ – счетно-перфорационного с соответствующим им оборудованием для широкого круга экономических и научно-технических расчетов. Это направление привело к созданию машиносчетных станций, послуживших прообразом современных вычислительных центров. Во-вторых, даже в наше время использование большого числа разнообразных устройств ввода/вывода информации не отменило полностью использование перфокарточной технологии.

Заключительный период электромеханического этапа развития вычислительной техники характеризуется созданием целого ряда сложных релейных и релейно-механических систем с программным управлением, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способных выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров с электропроводом. Эти аппараты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.

 

      Поколения Электро-вычислительных Машин

       Историю развития ЭВМ удобно описывать, пользуясь представлением о поколениях вычислительных машин. Каждое поколение ЭВМ характеризуется конструктивными особенностями и возможностями. Приступим к описанию каждого из поколений, однако нужно помнить, что деление ЭВМ на поколения является условным, поскольку в одно и то же время выпускались машины разного уровня.

 

                                         Первое поколение

  ЭВМ первого поколения размещались в больших машинных залах, потребляли много электроэнергии и требовали охлаждения с помощью мощных вентиляторов. Программы для этих ЭВМ нужно было составлять в машинных кодах, и этим могли заниматься только специалисты, знающие в деталях устройство ЭВМ.

   Скачек в развитии вычислительной техники произошел в 40х годах, после Второй мировой войны, и связан он был с появлением более качественных, новых электронных устройств электронно – вакуумных ламп, работали значительно быстрее, чем схемы на электромеханическом реле, а релейные машины быстро вытеснены более производительными и надежными электронными вычислительными машинами (ЭВМ). Применение ЭВМ значительно расширило круг решаемых задач. Стали доступны задачи, которые раньше просто не ставились: расчеты инженерных сооружений, вычисления движения планет, баллистические расчеты и т.д.

    Самая первая ЭВМ создавалась в 1943 – 1946 гг. в США и называлась она ЭНИАК. Эта машина содержала около 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических реле, причем ежемесячно выходило из строя около 2 тысяч ламп. ЦУ машины ЭНИАК, а также у других первых ЭВМ, был серьезный недостаток – исполняемая программа хранилась не в памяти машины, а набиралась сложным образом с помощью внешних перемычек.

      Первая ЭВМ с  хранимой в памяти программой  была построена в Англии в 1949 г. В1951 году в СССР была создана МЭСМ, эти работы проводились в Киеве в Институте электродинамики под руководством крупнейшего конструктора вычислительной техники С. А. Лебедева. ЭВМ постоянно совершенствовались.

 К середине 50х годов их  быстродействие удалось повысить  от нескольких сотен до нескольких  десятков тысяч операций в  секунду. Однако при этом электронная  лампа оставалась самым надежным элементом ЭВМ. Использование ламп стало тормозить дальнейший прогресс вычислительной техники.

  Впоследствии на смену лампам пришли полупроводниковые приборы, тем самым завершился первый этап развития ЭВМ.

                            

                                         Второе поколение

      Когда в середине 50х годов на смену электронным лампам пришли полупроводниковые приборы, начался перевод ЭВМ на полупроводники. Полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды) были, во – первых, значительно компактнее своих ламповых предшественников. Во – вторых они обладали значительно большим сроком службы. В – третьих, потребление энергии у ЭВМ на полупроводниках было существенно ниже. С внедрением цифровых элементов на полупроводниковых приборах началось создание ЭВМ второго поколения.

      Благодаря применению более совершенной элементной базы начали создаваться относительно небольшие ЭВМ, произошло разделение вычислительных машин на большие, средние и малые.

      В СССР были разработаны и широко использовались серии малых ЭВМ «Раздан», «Наири». Уникальной по своей архитектуре была машина «Мир», разработанная в 1965 г. в Институте кибернетики Академии Наук УССР. Она предназначалась для выполнения инженерных расчетов, которые выполнял на ЭВМ сам пользователь без помощи оператора.

      К средним ЭВМ относились отечественные машины серий «Урал», «М – 20» и «Минск». Но рекордной среди отечественных машин этого поколения и одной из лучших в мире была БЭСМ – 6 («большая электронно – счетная машина», 6 – я модель), которая была создана коллективом академика С. А. Лебедева. Производительность БЭСМ – 6 была на два три порядка выше, чем у малых и средних ЭВМ, и составляла более 1 млн. Операций в секунду. За рубежем наиболее распространенными машинами второго поколения были «Эллиот» (Англия), «Сименс» (ФРГ), «Стретч» (США).

 

                                            Третье поколение

      Смена поколений ЭВМ произошла в конце 60х годов при замене полупроводниковых приборов в устройствах ЭВМ на интегральные схемы. Интегральная схема (микросхема) – это небольшая пластинка кристалла кремния, на которой размещаются сотни и тысячи элементов: диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т. д.

       Применение интегральных схем позволило увеличить количество электронных элементов в ЭВМ без увеличения их реальных размеров. Быстродействие ЭВМ возросло до 10 миллионов операций в секунду. Кроме того, составлять программы для ЭВМ стало по силам простым пользователям, а не только специалистам – электронщикам.

В третьем поколении появились крупные серии ЭВМ, различающиеся своей производительностью и назначением. Это семейство больших и средних машин IBM360/370, разработанных в США. В Советском Союзе и в странах СЭВ были созданы аналогические серии машин: ЕС ЭВМ ( Единая Система ЭВМ,  машины большие и средние), СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ) и «Электроника» (система микро – ЭВМ).

 

                                               Четвертое поколение

      В процессе совершенствования  микросхем увеличивалась их надежность и плотность размещенных в них элементов. Это привело к появлению больших интегральных схем (БИС), в которых на один квадратный сантиметр приходилось несколько десятков тысяч элементов. На основе БИС были разработаны ЭВМ следующего – четвертого поколения.

Благодаря БИС на одном крошечном кристале кремния стало возможным разместить такую большую электронную схему, как процессор ЭВМ. Однокристальные процессоры впоследствии стали называться микропроцессорами. Первый микропроцессор был создан компанией Intel (США) в 1971 г. Это был 4 – разрядный микропроцессор Intel 4004, который содержал 2250 транзисторов и выполнял 60 операций в секунду.