История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ

        Верхний край клавиатуры приподнимается при раскрытии корпуса. Таким образом клавиатура принимает угол, под которым с ней удобнее работать. 

 

 

 

        Наконец, на CeBIT был представлен еще один концепт – компьютер-книжка с двумя сенсорными экранами внутри. Третий концепт можно назвать по-настоящему революционным. У ноутбука Siafu, разработанного калифорнийским дизайнером Джонатаном Лукасом (Jonathan Lucas), экран отсутствует как класс, потому что устройство предназначено для слепых. 
Siafu преобразует изображения в рельефные формы, используя для этого синтетический материал под названием Magneclay. Последний меняет форму под влиянием электричества. Поверхность Magneclay позволяет читать газеты, набранные шрифтом Брайля, ощупывать лица и предметы. 
Четвертый ноутбук будущего называется Cario, разработан британским дизайнером Анной Лопес (Anna Lopez) и предназначен, в частности, для автомобилистов. Cario можно зафиксировать на рулевом колесе и при помощи микропроектора вывести изображение прямо на стекло автомашины. Он покажет карту местности, поможет поговорить по видеотелефону и не позволит во время своей работы тронуться с места во избежание аварии. 
         К 2015 году также могут появиться ноутбуки с большими солнечными батареями, считает сербский дизайнер Никола Кнежевич (Nikola Knezevic). Придуманное им устройство напоминает гармошку из трех частей: клавиатура, дисплей и нависающая солнечная батарея, площадь которой соответствует размеру всего ноутбука. Такое решение утолщает устройство всего на несколько миллиметров, но зато дает возможность серьезно сэкономить на электроэнергии и даже частично подзарядить ноутбук. 
В ноутбуках будущего мало что останется от лэптопов настоящего. Их корпус останется пластиковым, но это будет совсем другой пластик, а, возможно и другой материал. В 2015 году благодаря разработке ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе потрескавшийся корпус ноутбука можно будет починить, нагрев феном. 
В 2015 году многие ноутбуки будут иметь встроенные проекторы, которые, в свою очередь, уменьшатся до пачки сигарет. 
        В ноутбуки будущего будут вставлять многоядерные (по разным оценкам, от шести до восьми ядер) процессоры. Последние научатся обходиться без внешней шины, которую заменит интегрированный контроллер, обеспечивающий более эффективное распределение данных. 
        Жесткие диски в ноутбуках заменят твердотельными накопителями, потребляющими меньше энергии и лишенными движущихся частей. Ожидается, что за одну и ту же сумму в ноутбук к 2015 году можно будет поставить либо винчестер на два терабайта, либо 250-гигабайтный флеш-накопитель. Кроме того, появятся новые технологии для хранения данных. 
 
        Яркие и в то же время экономичные OLED-дисплеи заменят привычные LCD-экраны. Их толщина составляет 2-3 миллиметра, а значит, ноутбуки похудеют еще больше. Если же пользователям повезет, в некоторых ноутбуках появятся трехмерные дисплеи. 
 
        Как ожидается, энергии ноутбуки будущего будут потреблять меньше. В то же время батареи в портативных компьютерах останутся примерно такими же, разве что литий-ионные аккумуляторы уступят место литий-полимерным. Первые могут быть только цилиндрической формы, в то время как вторые - любой, что позволит эффективнее использовать пространство в корпусе компьютера. 

        Napkin PC- дословно можно перевести как компьютер-салфетка. Теоретически такой компьютер будет работать так: специальные ручки будут взаимодействовать на коротких волнах с «салфеткой», представляющей собой листок электронной бумаги с поддержкой multi-touch; помимо этого, ручки и салфетки будут взаимодействовать с компьютером-базой (на длинных волнах). Таким образом, для каждой новой идеи, вас посетившей, можно будет просто взять новую салфетку и написать/изобразить все на ней. Еще одним важным преимуществом такого компьютера является тот факт, что электронная бумага потребляет настолько мало энергии, что ей будет достаточно индукционного источника питания. Звучит заманчиво, но при этом как-то слишком фантастично. 

         10.1 Молекулярные компьютеры

 Недавно компания Hewlett-Packard объявила о первых успехах в изготовлении компонентов, из которых могут быть построены мощные молекулярные компьютеры. Ученые из HP и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) объявили о том, что им удалось заставить молекулы ротаксана переходить из одного состояния в другое - по существу, это означает создание молекулярного элемента памяти. 
Следующим шагом должно стать изготовление логических ключей, способных выполнять функции И, ИЛИ и НЕ. Весь такой компьютер может состоять из слоя проводников, проложенных в одном направлении, слоя молекул ротаксана и слоя проводников, направленных в обратную сторону. Конфигурация компонентов, состоящих из необходимого числа ячеек памяти и логических ключей, создается электронным способом. По оценкам ученых HP, подобный компьютер будет в 100 млрд. раз экономичнее современных микропроцессоров, занимая во много раз меньше места. 
Сама идея этих логических элементов не является революционной: кремниевые микросхемы содержат миллиарды таких же. Но преимущества в потребляемой энергии и размерах способны сделать компьютеры вездесущими. Молекулярный компьютер размером с песчинку может содержать миллиарды молекул. А если научиться делать компьютеры не трехслойными, а трехмерными, преодолев ограничения процесса плоской литографии, применяемого для изготовления микропроцессоров сегодня, преимущества станут еще больше. 
        Первые опыты с молекулярными устройствами еще не гарантируют появления таких компьютеров, однако это именно тот путь, который предначертан всей историей предыдущих достижений. Массовое производство действующего молекулярного компьютера вполне может начаться где-нибудь между 2015 и 2025 годами. 
              

10.2  Биокомпьютеры

 
            Применение в вычислительной технике биологических материалов позволит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки. Пока эта чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам. По существу, наши собственные клетки - это не что иное, как биомашины молекулярного размера, а примером биокомпьютера, конечно, служит наш мозг. 
          Ихуд Шапиро (Ehud Shapiro) из Вейцманоского института естественных наук соорудил пластмассовую модель биологического компьютера высотой 30 см. Если бы это устройство состояло из настоящих биологических молекул, его размер был бы равен размеру одного из компонентов клетки - 0,000025 мм. По мнению Шапиро, современные достижения в области сборки молекул позволяют создавать устройства клеточного размера, которое можно применять для биомониторинга. 
Более традиционные ДНК-компьютеры в настоящее время используются для расшифровки генома живых существ. Пробы ДНК применяются для определения характеристик другого генетического материала: благодаря правилам спаривания спиралей ДНК, можно определить возможное расположение четырех базовых аминокислот (A, C, T и G). 
       Билл Дитто (Bill Ditto) из Технологического института штата Джорджия провел интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким нейронам пиявки. Он обнаружил, что в зависимости от входного сигнала нейроны образуют новые взаимосвязи. Вероятно, биологические компьютеры, состоящие из нейроподобных элементов, в отличие от кремниевых устройств, смогут искать нужные решения посредством самопрограммирования. Дитто намерен использовать результаты своей работы для создания мозга роботов будущего.              

10.3  Оптические компьютеры

По сравнению с тем, что обещают  молекулярные или биологические  компьютеры, оптические ПК могут показаться не очень впечатляющими. Однако ввиду  того, что оптоволокно стало предпочтительным материалом для широкополосной связи, всем традиционным кремниевым устройствам, чтобы передать информацию на расстояние нескольких миль, приходится каждый раз  преобразовывать электрические  сигналы в световые и обратно. 
 
        Эти операции можно упростить, если заменить электронные компоненты чисто оптическими. Первыми станут оптические повторители и усилители оптоволоконных линий дальней связи, которые позволят сохранять сигнал в световой форме при передаче через все океаны и континенты. Со временем и сами компьютеры перейдут на оптическую основу, хотя первые модели, по-видимому, будут представлять собой гибриды с применением как света, так и электричества. Оптический компьютер может быть меньше электрического, так как оптоволокно значительно тоньше (и быстрее) по сравнению с сопоставимыми по ширине полосы пропускания электрическими проводниками. По существу, применение электронных коммутаторов ограничивает быстродействие сетей примерно 50 Гбит/с. Чтобы достичь терабитных скоростей, необходимых для передачи видео по Интернету, потребуются оптические коммутаторы. Это объясняет, почему в телекоммуникациях побеждает оптоволокно: оно дает тысячекратное увеличение пропускной способности, причем мультиплексирование позволяет повысить ее еще больше. Инженеры пропускают по оптоволокну все больше и больше коротковолновых световых лучей. В последнее время для управления ими применяются чипы типа TI DMD с сотнями тысяч микрозеркал. Если первые трансатлантические медные кабели позволяли передавать всего 2500 Кбит/с, то первое поколение оптоволоконных кабелей - уже 280 Мбит/с. Кабель, проложенный сейчас, имеет теоретический предел пропускной способности в 10 Гбит/с на один световой луч определенной длины волны в одном оптоволокне. 
 
        Недавно компания Quest Communications проложила оптический кабель с 96 волокнами (48 из них она зарезервировала для собственных нужд), причем по каждому волокну может пропускаться до восьми световых лучей с разной длиной волны. Возможно, что при дальнейшем развитии технологии мультиплексирования число лучей увеличится еще больше, что позволит расширять полосу пропускания без замены кабеля. 
 
       Целиком оптические компьютеры появятся через десятилетия, но работа в этом направлении идет сразу на нескольких фронтах.

          10.4 Квантовые компьютеры

 
        Квантовый компьютер будет состоять из компонентов субатомного размера и работать по принципам квантовой механики. Например, один квантовый бит может принимать несколько значений одновременно, то есть находиться сразу в состояниях "включено", "выключено" и в переходном состоянии. 32 таких бита, называемых q-битами, могут образовать свыше 4 млрд комбинаций - вот истинный пример массово-паралельного компьютера.  
        Уже есть несколько действующих квантовых компонентов - как запоминающих, так и логических. Теоретически квантовые компьютеры могут состоять из атомов, молекул, атомных частиц или "псевдоатомов". Компьютеру, построенному из таких элементов, не потребуется непрерывная подача энергии. Однажды занесенные в него электроны больше не покинут систему. 
       Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах квантовой механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки. Так как в основе квантовых вычислений лежат вероятностные законы, каждый q-бит на самом деле представляет собой и "1", и "0" с разной степенью вероятности. В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения практически исключаются. 
Насколько близко мы подошли к действующему квантовому компьютеру? Прежде всего необходимо создать элементы проводников, памяти и логики. Кроме того, эти простые элементы нужно заставить взаимодействовать друг с другом. Наконец, нужно встроить узлы в полноценные функциональные чипы и научиться тиражировать их. По оценкам ученных, прототипы таких компьютеров могут появиться уже в 2015 году, а в 2020-2030 годах должно начаться их массовое производство. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Решение практических заданий

Задание №1. Напишите программу, определяющую длину самой длинной последовательности подряд идущих элементов массива, равных нулю.

 

Program n1;

Uses Crt;

Type mas = array [1..256] of integer;

Var A { Данный массив }:

         mas;

         Dlina, { Длина последовательности, состоящей из нулей }

         i, { Переменная цикла, номер элемента массива }

          N, { Размер массива }

          S { Количество нулей } : integer;

Begin

ClrScr;{ввод массива}

Write ('Сколько элементов  в массиве: ');

ReadLn (N);

WriteLn;

for i := 1 to N do

begin

Write ('Введите A [', i, ']: ');

ReadLn (A [i]);

end;

Write ('<');

for i := 1 to N do

if i <> N then

Write (A [i], ', ')

else

 WriteLn (A [i], '>');{просмотр всего массива и поиск самой длинной цепочки нулей}

Dlina := 0;

 S := 0;

for i := 1 to N do

if A [i] = 0 then

 S := S + 1

 else

 begin

if S > Dlina then

 Dlina := S;

S := 0;

end;

  if S > Dlina then

 Dlina := S; { печать самой большой длины последовательности,

состоящей из одних нулей}

 WriteLn;

 Write ('Длина самой длинной последовательности подряд идущих ');

 WriteLn ('элементов массива, ');

 WriteLn (' равных нулю, равна ', Dlina, '.');

 ReadLn;

  End. 

 

 

 

 

Вывод на экране:

 

Сколько элементов в массиве: 12

Введите А [1]: 5

Введите А [2]: 3

Введите А [3]: 0

Введите А [4]: 0

Введите А [5]: 6

Введите А [6]: 4

Введите А [7]: 0

Введите А [8]: 0

Введите А [9]: 0

Введите А [10]: 0

Введите А [11]: 1

Введите А [12]: 8

<5, 3, 0, 0, 6, 4, 0, 0, 0, 0, 1, 8>

Длина самой длинной последовательности подряд идущих элементов массива,

равных 0, равно 4.

 

Задание №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:

 

3. рассчитать:

прибыль от реализации каждого  вида изделий,

общую прибыль,

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

расход молока (сырья),

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Городской молочный завод

 

Продукция:	Расход на тонну, л.:	Реализация за тонну, руб.:	Изготовленно, т.:	Прибыль, руб.:	Прибыль общая, руб.:	% от прибыли	Расход молока:
Молоко	1010	300	123	36900		8,02	минимальный	1010
Кефир	1020	220	342	75240	460300	16,35	максимальный	9450
Сметана	9450	1360	256	348160		75,64	средний	3 826,67

 

12. Заключение

Проведя свое исследование на основе полученных из интернета  статей об истории развития ЭВМ, я  могу заключить, что ЭВМ развивалось  достаточно быстро. Цель, которую я  ставила перед собой в начале моего исследования (проанализировать все основные этапы развития ЭВМ) считаю достигнутой.

За достаточно короткий промежуток времени электронно-вычислительная техника сделала большой скачок вперед. Я уже не застала (равно как и все мое поколение) тех огромных компьютеров, которые занимали целые залы и аудитории, а иногда даже этажи. Те компьютеры работали медленно и создавались исключительно в научных целях. Они упрощали подсчеты человека и брали часть его функций на себя. Компьютеры изначально разрабатывались как помощники человека. Сегодня я могу с уверенностью переделать известную фразу "Собака - друг человека" в "Компьютер - друг человека". Если совсем недавно техника была подчиненным человека и выступала с позиции крестьянина рядом со своим помещиком, то теперь этот "крестьянин" стал выпрямляться, и не далек тот день, когда "крепостное право" будет отменено.