История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ

. ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по информатике

Направление подготовки 151900 «Технология машиностроения»

Тема: История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ

 

 

 

                  Задачи:

 

1. Напишите программу, определяющую длину самой длинной последовательности подряд идущих элементов массива, равных нулю.

 

2. Продукцией городского молочного завода являются молоко, кефир и сметана. На производства 1 т молока, кефира и сметаны требуется соответственно 1010, 1020 и 9450 кг молока. Прибыль от реализации 1 т молока, кефира и сметаны соответственно равны 300, 220, и 1360 руб. Было изготовлено молока 123 т, кефира 342 т, сметаны 256 т. Используя электронные таблицы MS Excel, требуется:

 

1. рассчитать:

прибыль от реализации каждого  вида изделий,

общую прибыль,

долю (в процентах) прибыльности каждого вида изделий от общей  суммы,

расход молока (сырья),

2. построить диаграмму по расходу сырья для каждого вида изделия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель работы:                                                                               С.А.  Кострюков

                                                                  _{подпись                                                                       инициалы, фамилия} 

          

Исполнитель:                                                                                                  Е.Н. Гришина

                                                                  _{подпись                                                                       инициалы, фамилия} 

                                             

Дата выдачи задания_____________________________________

 

Дата сдачи курсовой работы_______________________________

 

Дата защиты_____________________________________________                                                                                                                                                           

 

 

 

 

Содержание

1.)Введение……………………………………………………………………………………...4

2.)Ранние приспособления  и устройства для счета…………………………………………..5

3.) Рождение ЭВМ……………………………………………………………………………...6

4.) Настольные калькуляторы………………………………………………………………….9

5.) Первые электромеханические цифровые компьютеры………………………………….10

6.) Пять поколений развития ЭВМ…………………………………………………………...11

6.1) Первое поколение ЭВМ. Компьютеры на электронных лампах (1940-е -1955 гг.)…12

6.2) Второе поколение ЭВМ. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)………………...14

6.3) Третье поколение ЭВМ. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)………..15

6.4) Четвертое поколение ЭВМ. Компьютеры на больших (и сверхбольших)

        интегральных  схемах (1980-…)………………………………………………………....16

6.5) Пятое поколение - ЭВМ в наши дни…………………………………………………….17

7.) История многоядерных процессоров……………………………………………………..18

7.1) История массовых многоядерных процессоров………………………………………...18

7.2) История экспериментальных многоядерных процессоров…………………………….19

8.) Новые российские компьютеры…………………………………………………………...20

9.) История развития Wi-Fi сетей……………………………………………………………..24

10.) Компьютеры будущего…………………………………………………………………...26

10.1) Молекулярные компьютеры…………………………………………………………….27

10.2)Биокомпьютеры…………………………………………………………………………..28

10.3) Оптические компьютеры………………………………………………………………..28

10.4) Квантовые компьютеры…………………………………………………………………29

11.) Решение практических заданий…………………………………………………………..31

12.) Заключение………………………………………………………………………………...33

13.) Используемые источники…………………………………………………………………35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

Сегодня уже невозможно представить  свою жизнь без персонального  компьютера. Обычный системный блок, к которому мы все так давно  привыкли, стал абсолютно обыденной  вещью. Мы уже не обращаем на него внимания как на чудо техники и на гений  человеческого прогресса. Сегодня  каждый, сколько бы ему ни было лет, может зайти домой и свободно воспользоваться стандартным пакетом  услуг, которые установлены на любом  компьютере. Но мало кто помнит о  том громадном пути, который проделали  ЭВМ для того, чтобы стать сегодняшним  компьютером. Мы пользуемся плодами  прогресса как совершенно обыденными вещами: как водой или электричеством. В памяти многих из нас не сохранились  картинки тех лет, когда компьютер  представлялся чем-то особенным  и таинственным, когда профессия "программист" вызывала массу  непонятных восклицаний и завистливых  взглядов. Мало кто помнит про перфокарты, но, что самое удивительное, люди уже начали забывать про обычные  дискеты, которые до недавнего времени  были незаменимы в использовании  персонального компьютера.

Цель и задача данной курсовой работы: проанализировать этапы развития электронно-вычислительных машин, сравнить их на каждом из этапов, попытаться понять и представить себе, насколько сильно наука скакнула вперед за такой короткий промежуток времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Ранние приспособления и устройства для счета

 

Люди всегда испытывали потребность  в счете. Для этого они использовали пальцы рук, камешки, которые складывали в кучки или располагали в ряд. Число предметов фиксировалось с помощью черточек, которые проводились по земле, с помощью зарубок на палках и узелков, которые завязывались на веревке. 
 
         С увеличением количества подлежащих подсчету предметов, развитием наук и ремесел появилась необходимость в проведении простейших вычислений.

 

 

         Исторически сложилось так, что в разных странах возникли собственные денежные единицы, меры веса, длины, объёмов и расстояний. Для перевода из одной системы измерения в другую требовались вычисления, которые чаще всего могли производить специально обученные люди, которых иногда приглашали из других стран. Это естественно привело к созданию изобретений.

Одним из первых устройств (VI—V вв. до н. э.), облегчающих вычисления, можно считать специальную доску  для вычислений, названную «абак». Вычисления на ней производились перемещением камешков или костей в углубления досок из бронзы, камня или слоновой кости. Со временем эти доски стали расчерчивать на несколько полос и колонок.

В Древнем Риме абак назывался  abaculi или calculi. Латинское слово calculus означает камешек, галька. От него произошло слово calculator – перекладывать камешки, подсчитывать. Сегодня так называется настольное или карманное вычислительное устройство – микрокалькулятор.

 

         Впоследствии абак был усовершенствован, доска была заменена рамкой, камешки шариками или дисками, нанизанными на нитки или прутики. И получились счеты, которые и в настоящее время еще используются. Русские счеты появились на рубеже XVI и XVII вв. (рис. 2.1)

       

 

                          рис. 2.1

  

 

 

 

 

 

 

 

Примерно в VI в. н. э в Индии сформировались весьма совершенные способы записи чисел и правила выполнения арифметических операций, называемые ныне десятичной системой счисления. Значки, с помощью которых записываются числа, были придуманы в Индии, но к нам пришли из Персии, поэтому мы их называем арабскими цифрами.

 

 

3. Рождение ЭВМ

Блестящим достижением математики явилось изобретение логарифмов Джоном Непером (1550-1617). Это дало возможность заменить умножение и деление сложением и вычитанием и привело к созданию логарифмической линейки. (рис. 3.1) Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся быстро, просто, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например, финансовых расчетов.

                                                                                     _{рис. 3.1}

 

Эскиз механического суммирующего устройства был разработан еще Леонардом да Винчи (1452-1519). Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г. профессором математики В. Шиккардом (1592-1636). Но машина Шиккарда вскоре сгорела в пожаре, а рукописи Леонардо да Винчи были обнаружены лишь в 1967 г. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины изготовленной в 1642 г. Блезом Паскалем (1623-1662), великим математиком и физиком. (рис. 3.2) Эта машина представляла собой комбинацию взаимосвязанных колесиков и приводов. На колесиках были нанесены цифры от 0 до 9. Когда первое колесико (единицы) делало полный оборот, в действие автоматически приводилось второе колесико (десятки); когда и оно достигало цифры 9, начинало вращаться третье колесико и т.д. Машина Паскаля могла только складывать и вычитать.

 

                  _{рис. 3.2}

 
       

 

 

 

 

 

 

 

 

В 1694 г. немецкий математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц сконструировал более совершенную счетную машину (рис. 3.3). Он был убежден, что его изобретение найдет широкое применение не только в науке, но и в быту. В отличие от машины Паскаля Лейбниц использовал цилиндры, а не колесики и приводы. На цилиндры были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел девять рядов выступов или зубцов. При этом первый ряд содержал 1 выступ, второй - 2 и так вплоть до девятого ряда, который содержал 9 выступов. Цилиндры были подвижными и приводились в определенное положение оператором. Конструкция машины Лейбница была более совершенной: она была способна выполнять не только сложение и вычитание, но и умножение, деление и даже извлечение квадратного корня.  Лейбниц также описал двоичную систему счисления — центральный ингредиент всех современных компьютеров.

 

           _{рис. 3.3}

 

Интересно, что потомки  этой конструкции дожили до 70-х годов XX в. в форме механических калькуляторов (арифмометр типа «Феликс») и широко использовались для различных расчетов (рис. 3.4).

 

                        _{рис. 3.4}

 

          Все вычислительные устройства, о которых шла речь, были ручными, т.е. требовали участия человека в процессе вычислений. Для выполнения каждой операции нужно было набрать исходные данные и привести в движение счетные элементы механизма. Результаты почти всех операций необходимо было записывать (даже при использовании современных калькуляторов).

Мысль о создании автоматической вычислительной машины, которая бы работала без участия человека, впервые  была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем (1791-1864) в начале XIX в. С 1834 г. и до конца жизни Ч.Бэббидж работал над чертежами универсальной вычислительной машины. Он сформулировал основные положения, которые должны лежать в основе конструкции вычислительной машины принципиально нового типа. 
         

 

 

 

В такой машине, по его  мнению, должны быть «склад» для  хранения цифровой информации, специальное  устройство, осуществляющее операции над числами, взятыми со «склада». Бэббидж называл такое устройство «мельницей». Другое устройство служит для управления последовательностью выполнения операций, передачей чисел со «склада» на «мельницу» и обратно. Наконец, в машине должно быть устройство для ввода исходных данных и вывода результатов вычислений. Для этого Бэббидж предлагал использовать перфокарты (рис. 3.5) - листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий.

             _{рис. 3.5}

 Машина так никогда и не была построена - существовали лишь ее модели (рис. 3.6), но принципы, положенные в ее основу, были позже реализованы в цифровых ЭВМ.

                                 _{рис. 3.6}  
 
         Научные идеи Бэббиджа увлекли дочь известного английского поэта лорда Байрона - графиню Аду Августу Лавлейс. Она заложила первые фундаментальные идеи о взаимодействии различных блоков вычислительной машины и последовательности решения на ней задач. Поэтому Аду Лавлейс по праву считают первым в мире программистом. Многими понятиями, введенными Адой Лавлейс в описания первых в мире программ, широко пользуются современные программисты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Настольные калькуляторы.

К 1900-у году ранние механические калькуляторы, кассовые аппараты и счётные машины были перепроектированы с использованием электрических двигателей. С 1930-х такие компании как Friden, Marchant и Monro начали выпускать настольные механические калькуляторы, которые могли складывать, вычитать, умножать и делить.

Словом «computer» (буквально — «вычислитель») называлась должность — это были люди, которые использовали калькуляторы для выполнения математических вычислений.

 В 1948 году появился Curta — небольшой механический калькулятор, который можно было держать в одной руке. В 1950-х — 1960-х годах на западном рынке появилось несколько марок подобных устройств. Первым полностью электронным настольным калькулятором был британский ANITA Мк. VII.  В июне 1963 года Friden представил EC-130 с четырьмя функциями. Он был полностью на транзисторах, имел 13-цифровое разрешение на 5-дюймовой электронно-лучевой трубке, и представлялся фирмой на рынке калькуляторов по цене 2200 $. В модель EC 132 были добавлены функция вычисления квадратного корня и обратные функции. В 1965 году Wang Laboratories произвёл LOCI-2, настольный калькулятор на транзисторах с 10 цифрами, который использовал дисплей на газоразрядных цифровых индикаторах и мог вычислять логарифмы.