Есептеуіш техниканың даму тарихы

    Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

   Абай атындағы Қазақ Ұлттық Педагогикалық Университет

 

 

 

 

 

 

                            СӨЖ 

Тақырыбы: Есептеуіш техниканың даму тарихы

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                        Орындаған: Маменова Л.

                                                                                        Тексерген: Текесбаева Н.А.

 

 

                                         Алматы , 2014 жыл 
ЕТ даму кезеңдері

ЭЕМ-нің буындары

Дербес компьютерлер

Бүгінгі күнгі есептеу техникасының архитектурасы

Қазіргі компьютерлер архитектурасының анықталу принциптері

Компьютерлерді жіктеу тәсілдері

ЕТ даму тарихын келесі кезеңдерге бөлуге болады:

1. Қолмен есептеу – б.э. дейінгі елуінші мыңжылдықтан бастап;

2. Механикалық – ХVІІ ғасырдың ортасынан бастап;

3. Электромеханикалық - ХІХ ғасырдың 90-шы жылдарынан бастап;

4. Электрондық – ХХ ғасырдың 40-шы жылдарынан бастап.

Механикалық құралдардың даму кезеңі:

1. Механикалық есептеу принциптерін қолданатын құрылғылары мен аспаптарын

жасау. 1623 жыл – 6 разрядты сандар мен арифметикалық амалдар орындауға арналған

Шикардтың алғашқы машинасы. Ол көбейтетін, қосатын, сандарды жадтың тәуелсіз

құрылғылардан тұратын.

2. 1642 жылы Блез Паскаль ойлап тапқан он разрядты сандармен арифметикалық

амалдарды механикалық түрде орындайтын машина.

3. 1673 ж. Г.В. Лейбниц алғашқы арифмометрді құрастырды. Арифмометрлер кең

тарады және бірнеше рет жетілдірілді. Оған мысал: Томас арифмометрі (томас-машина),

Болле машинасы, Орднер арифмометрі т.б. арифмометр пайда болуымен байланысты

есепші мамандығы пайда болды. 1969 ж ССРО-да арифмометрді шығару ең жоғары

деңгейге жетті (300 мың арифмометр). ХХ ғасырдың 70-ші жылдары арифмометрді

элементтік базасы интегралдық схемаға негізделген калькулятор ығыстырды.

4. ХІХ ғасырдың бірінші жартысында Чарльз Бэббидж әмбебап есептеуіш

(аналитикалық) машина құрастыруға талаптанды. Бұл машина перфокартада жазылған

бағдарламаны қолдануы керек еді. Бэббидж бағдарламалық басқару принципін қолданып,

кез келген алгоритмді шешуге арналған аналитикалық машинаны құрудың негізгі

идеясын зерттеп дайындады. Бұл Жаккардтың тоқыма станогы сияқты, нағыз

механикалық машина болуы тиіс еді. Бірақ сол кездегі техниканың дамуы жеткілікті

дәрежеде болмауы бұл жобаның іске асуына мүмкіндік жасамады.

Электромеханикалық қҧралдарының даму кезеңі:

1. 1887 жылы Г.Холлерит Ч.Бэббидж бен Г.Джоккардтың идеяларын қолданып,

алғашқы есептеуіш-аналитикалық кешен құрды. Бұл құрал АҚШ-та (1890), Ресейде

(1897), Канадада (1897) халық санағын жүргізуде, АҚШ-тың темір жолдарының

есептерін ӛңдеуде және ірі сауда фирмаларында қолданылды.

2. 1941 жылы Конрад Цузе бағдарламалық басқаруы мен жадтайтын құрылғысы бар

алдыңғыларға ұқсас машина жасап шығарды.

3. 1944 жылы Айкен ІВМ фирмасының кәсіпорнында Бэббидж жұмыстарының

кӛмегімен электромеханикалық реледегі «МАРК-1» аналитикалық машинасын

құрастырды. Бұл машинаның есептеу жылдамдығы электр жетегі бар арифмометрден

100 есе тез болды. Бұл машинаның бірнеше жетілдірілген түрлері шығарылды.

4. 1957 жылы ССРО-да (РВМ-1) релелік есептеуіш машина жасалды. Бұл релелік

ЕТ-тің ең ірі және соңғы жобасы болды. Осы кезеңде механикаландырылған санау

кәсіпорны болып табылатын есептеуіш-машина стансалары құрыла бастады.

Электрондық қҧралдардың дамуы кезеңі.

1.1943-45жылдар аралығында АҚШ-та Моучли мен Эккерт басқарған топ

электрондық шамдардың негізіндегі ең алғашқы ENIAC ЭЕМ-ін құрастырды. Бұл әр

түрлі мәселелерді шешетін әмбебап машина еді. Бұл ЭЕМ «МАРК-1» машинасынан

өнімділігі бойынша 1000 есе артық және одан екі есе үлкен (салмағы 30т) болды.

ENIAC машинасында 18000 электрондық шамдар, 150 реле, 70000 резистор, 10000

конденсатор болды. Ол 140 квт қуат пайдаланды. Бірақ оның жад құрылғысы жоқ, және

бағдарламаларды беру үшін сымдары нақты бір түрде жалғастырып отыру керек болды.

2.1945 жылы Джон фон Нейман цифрлық есептеуіш машинаның жалпы

принциптерін ойлап тапты. Ол қазіргі кезге дейін ДК-де қолданылады. Осы принциптер

бойынша компьютерде мыналар болуы керек:

- арифметикалы-логикалық құрылғы, арифметикалық және логикалық

операцияларды орындайды;

- жадтайтын құрылғы немесе бағдарламалар мен деректерді сақтайтын жады;

- басқару құрылғысы, ол бағдарламалардың орындалу процесін ұйымдастырады.

- Ақпаратты енгізу-шығару сыртқы құрылғысы.

Алдымен белгілі бір сыртқы құрылғының кӛмегімен компьютердің жадына

бағдарлама енгізіледі. Басқару құрылғысы жадтан бағдарламаның бірінші командасын

тауып оқиды және оның орындалуын ұйымдастырады. Бірінші команданы орындағаннан

кейін, басқару құрылғысы келесі командаларды оқиды және т.с.с.

ЭЕМ-нің бірінші буыны (1949-1958жж.).

1. 1949ж. Морис Уилкс (Англия) алғашқы EDVAC компьютерін жасады. Бұл

жадында сақталған бағдарламалары бар әмбебап ЭЕМ цифрлық электрондық есептеуіш

әмбебап машиналарының алғашқы буындарына жол салды.

2. ХХ-ғасырдың 40-50 жылдары ЭЕМ ӛте үлкен және қарапайым болды.

Элементтік база ретінде электрондық шамдар мен реле қолданылды: жедел (оперативтік)

жад триггерлерде, кейін ферриттік жүрекшелерде; шапшаңдығы – секундына 5-30 мың

арифметикалық амалдар болды. Мұндай ЭЕМ-дер үшін бағдарламалар машиналық

кодтарда жүргізілді, кейінірек автокодтар мен ассемблер пайда болды. Бұл ЭЕМ ғылыми-

техникалық есептеулер жүргізу үшін қолданылады. Осы типті машиналарға EDSAC,

ENIAC, UNIVAC, БЭСМ, Урал жатады.

ЭЕМ-нің екінші буыны (1955-1963жж.).

1. 1948 жылы транзистор ойлап табылды және 50-ші жылдардың екінші

жартысында транзисторлы ЭЕМ-дер пайда болды.

2. 1959 жылы – АҚШ-та екінші буынның RCA-501 ЭЕМ-і құрылды.

3. 1960 жылы – IBM 7090 LARC

4. 1961жылы - Stretsh

5. 1962 жылы – ATLAS

6. Ал ССРО-да 2-ші буынның ЭЕМ-дері: РАЗДАН, НАИРИ, МИР, МИНСК,

Урал-11, М-220, БЭСМ-4, М-4000 сияқты машиналар шығарылады.

2-ші буынның ЭЕМ-і транзисторлы (жартылай өткізгіштер) элементтік базасымен ,өте кішкене ферриттік жүзекшелері бар жедел жадымен 512 Кбайт кӛлемімен секундына

3000000 амал ӛнімділігімен сипатталады. Олар функционал операциялар (бөлінген уақыт режимі) мен мульти-бағдарламалар режімін біріктіруді, яғни орталық процессор

мен енгізу-шығару арналарының қатар жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Өлшемі бойынша ЭЕМ-дер кіші, орта, үлкен және арнайы түрлерге бөлінеді.

ЭЕМ-нің жетілдіруімен қатар бағдарламалық жабдықтамалар дамыды, алгоритмдік бағдарламалау тілдері, АБЖ, диспечерлер пайда болды.

ЭЕМ-нің ҥшінші буыны (1964-1976жж.).

1.1958ж. – Джек Килби бірнеше транзисторларды бір пластинаға қалай орналастыру керек екенін ойлап тапты.

2.1959ж. – Роберт Нойд  ең алғашқы чиптерді (интегралдық схемаларды)

құрастырды.

3.Үшінші буынның алғашқы ЭЕМ-і деп ІВМ/360 модельдерінің сериясын (1964ж.АҚШ) санауға болады.

4.ЭЕМ-нің үшінші буынында РДР-8 (бірінші мини-компьютер, ол 1965ж. Құрылды және құны 20 мың доллар болды). РДР-11, В-3500, ЕС-ЭЕМ сериясы жатқызуға болады,

ЭЕМ-нің үшінші буыны интегралдық схемалы (ИС) және жартылай үлкен схемалы (ҮС) жартылай өткізгіш интегралдық схемадағы жедел жад құрылғысымен, 16 Мб көлемімен, секундына 30 млн. Операция өнімділікпен сипатталады.Өлшемі бойынша ЭЕМ үлкен, орташа, мини және микро болып бірнеше түрге бөлінеді. Бұл буынның типтік модельдері – ЕС-ЭЕМ, СМ-ЭЕМ, ІВМ/360, РДР, VAX. ЭЕМ-нің үшінші буынына тән ерекшелік – бұл операциялық жүйесінің болуы, мульти-бағдарламалау мен ресурстарды (шалғай құрылғыларды), ЭЕМ-нің өзінің аппараттық бөлігін немесе тікелей операциялық жүйені басқару мүмкіндігінің пайда болуы. ЭЕМ-дегі бағдарламалық жабдықтама ОЖ, ҚБӚ, ДББЖ, АБЖ, жоғары дәрежелі

алгоритмдік тілдердің (ПЛ-1, АЛГОЛ; КОБОЛ) пайда болуымен күрделіленеді.

ЭЕМ-нің төртінші буыны (1977-қазіргі кез):

1.Төртінші буынның ЭЕМ-дерінің ең алғашқы танымал сериясы – ІВМ/370.

2.Төртінші буынның ЕТ-нің конструктивті-технологиялық негізі үлкен интегралды схема (ҮИС) және өте үлкен интегралды схема (ӨҮИС), олар 70-80 жылдары құрылған,шапшаң жадтайтын құрылғылар болды. ЭЕМ ЯВА-ны тиімді пайдалануға,қиыншылықтары бар программистер үшін бағдарламалау процесін жеңілдетуге есептеліп шығарылды. Төртінші буынның машиналарының паркін микро-ЭЕМ-ге ДК-ге, мини –ЭЕМ-ге, жалпыға арналған ЭЕМ-ге, арнайы ЭЕМ-ге және супер-ЭЕМ-ге бөлуге болады. Төртінші буын машиналарының жедел жады – жартылай өткізгіш АҮИС-те, көлемі 16 Мб және одан жоғары. Бұл буынның машиналарына ІВМ/370, SX-2, IBMPC/XT/AT, PC/2, Cray типтерін жатқызуға болады.

Дербес компьютерлер:

1.Бүгінгі күні кең тараған ДК – ЦЭВМ. Олардың пайда болуы алғашқы РДР -8 мини-ЭЕМ-ге барып тіреледі.

2. 1970 жылы – INTAL фирмасы  жадтың интегралдық схемасын және тамызда үлкен ЭЕМ-нің орталық процессорына барабар интегралдық схеманы (INTEL-4004 микропроцессоры) сата бастады.

3. 1975 жылы - Intel-8080 микропроцессоры  бар Альтаир-8800 ең алғашқы ДК пайда болды.

4. 1981 жылы – ІВМ фирмасы  ІВМ РС дербес компьютерлерін  шығара бастады.

5. 1983 жылы – қатқыл дискісі бар ІВМ РС ХТ компьютерлері шығарылды.

6. 1985 жылы - ІВМ РС AT дербес  компьютерлерінің шығарылуы басталды.

Бүгінгі күнгі есептеу техникасының архитектурасы.

Компьютердің архитектурасы және компьютер жұмысын ұйымдастыру

принциптері.

Компьютердің аппараттық жабдықтамалары. Жадының құрылымы.

Компьютердің сыртқы құрылғылары.

Есептеу техникасы - кез-келген ақпарат түрін автоматты түрде жылдам өңдеуге арналған электрондық құрылғылар жиыны. Бір-бірімен нақты түрде байланысып, біртұтас кешендік қызмет атқара алатын құрылғылар жиыны есептеу жүйесі деп аталады. Есептеу жүйелерінің орталық құрылғысы электрондық есептеу машинасы (ЭЕМ) немесе компьютер болып саналады.

Электрониканың дамуы компьютердің жаңа түрін – жеке пайдаланатын дербес компьютерлерді (ДК) кӛптеп шығаруға жол ашты. Компьютерлерді өндіріс пен жобалау ісінде, ғылыми-зерттеу істері мен білім беруде пайдалану миллиондаған адамдардың жұмыстарының мазмұны мен орындалуын түбегейлі түрде өзгертті десе болады.

Дербес компьютердің жұмыс істеу принципі. Компьютердің барлық есептеу және информация өңдеу істерін атқаратын негізгі құрылғысы-орталық процессор. Бір интегралдық схемадан тұратын процессор микропроцессор деп аталады. Енгізу құрылғысы (пернетақта, тышқан, сканер) компьютерге мәлімет енгізу қызметін атқарады. Шығару (мәлімет алу) құрылғылары (принтер, плоттер) компьютердің жұмыс нәтижесін адамдарға жеткізу үшін қолданылады. Есте сақтау құрылғысы программаларды, мәліметтерді және жұмыс нәтижелерін сақтауға арналған. Ол сыртқы және ішкі болып екіге бөлінеді. Оперативті есте сақтау құрылғысы немесе ДК-нің жедел жады (RAM – Random Access Memory), сондай-ақ тұрақты есте сақтау құрылғысы (ROM-Read-only Memory) компьютердің ішкі жадын құрайды, осы екеуімен процессор жұмыс кезінде мәлімет алмасып отырады.

Қатты магниттік диск (винчестер) ДК программалары мен көлемді мәліметтерді еске сақтайды. Олардың көлемі оншақты Гбайттан жүздеген Гбайттарға дейін бола береді.Алмалы-салмалы мәлімет жинақтауыш-иілгіш магниттік дискінің (флоппи-дискілер немесе дискеттер) диаметрі 3,5 дюйм (88 мм), ал сақтайтын информация көлемі -1,44 Мбайт болады.

Орталық процессор жедел жадтағы программларды орындап, мәліметтерді

түрлендіреді және де барлық құрылғыларды басқарады. Ол екі бөліктен-басқару құрылғысы мен арифметикалық-логикалық құрылғылардан тұрады. Басқару құрылғыс программа командаларын қабылдап алып орындайды да, арифметикалық логикалық құрылғы есептеу жұмыстарын және логикалық операцияларды атқарады. Есте сақтау құрылғысы (жады) - бұл ЭЕМ-нің программаларды, қабылданған,нәтижелік және аралық мәліметтерді уақытша (жедел жады), әрі ұзақ мерзімде (сыртқы жады) сақтауға арналған құрылғысы. Жедел жадындағы информация компьютер ток көзіне қосылып тұрғанда ғана сақталып тұрады, бірақ оның жылдамдығы өте жоғары

болады. Компьютер сыртқы жадындағы мәліметтер ток өшкенде де сақталады, бірақ оның процессор мен мәлімет алмасу жылдамдығы төменгі деңгейде болады.Арифметикалық-логикалық құрылғы – программа командалары бойынша арифметикалық амалдарды орындап, мәлімет кодтарын түрлендіреді. Басқару құрылғысы компьютердің барлық блоктарының жұмысын қадағалайды. Ол белгілі бір кезекпен компьютер жедел жадындағы командаларды біртіндеп орындатып отырады. Әрбір команда анықталып, қажеттілігіне қарай жедел жады ұяларындағы мәліметтер арифметикалық – логикалық құрылғыға беріледі де команда кодына байланысты керекті амал орындалады. Компьютер жұмысының осы принципі Фон Нейман архитектурасы деп аталады, оны тұңғыш рет венгрлер елінен шыққан американ ғалымы Джон Фон Нейман ұсынған еді.