Обзор современной вычислительной техники. Поколения современных эвм

02.02.2019

Лекция № 3 Поколения и классификация ЭВМ

Выделяют пять поколений ЭВМ.

Первое поколение (1945-1954) характеризуется появлением техники на электронных лампах. Это эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и создавались с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютеров были такими, что они нередко требовали отдельных зданий.

Поскольку последний параметр имеет большое влияние на стоимость, он сильно варьируется от машины к машине. В дополнение к скорости связи важной особенностью является количество и организация каналов связи между процессором и процессором. В машинах, содержащих тысячи вычислительных устройств, прямое подключение каждого процессора к каждому из других явно невозможно, как по соображениям затрат, так и по соображениям пространства. Затем мы прибегаем к компромиссам, о котором мы поговорим позже.

Сам Интернет можно рассматривать как большой параллельный компьютер. Тысячи пользователей Интернета сотрудничают в этом проекте, что делает доступность их компьютеров доступной. Интернет используется для проектов от математики до биологии, от моделирования климата до проектирования ускорителя частиц. В каждом из этих случаев центральный компьютер делит проблему, решаемую на большое количество отдельных задач, распределяет их на машины участников, а затем собирает и анализирует ответы. Например, чтобы проверить, является ли заданное число со многими цифрами простым числом, необходимо показать, что он не может быть точно разделен никаким другим числом.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон - создатель теории информации, Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до настоящего времени лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика - наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.

Даже если на самом деле используются более совершенные методы, мы можем представить разбиение возможных делителей на многие группы и присвоение каждому процессору задачи изучения делимости чисел, принадлежащих одной из групп. Для такого типа параллельных вычислений используется распределенное параллельное вычисление выражения. Некоторые проблемы, с которыми связаны эти проекты, - это возможная неисправность удаленных машин, ошибки передачи, а иногда и нечестные поведения, часто продиктованные тенденцией к протагонизму со стороны их авторов, учитывая, что каждый проект публикует рейтинг участников в сети. более активно.

Во втором поколении (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и барабаны - прототипы современных жестких дисков. Все это позволило сократить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали производиться на продажу.

Но главные достижения этой эпохи относятся к области программ. Во втором поколении впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Два этих важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров.

Чтобы преодолеть эти недостатки, требуется определенная избыточность, то есть отправка каждой отдельной задачи расчета на два или более удаленных компьютера и сравнение результатов. Чтобы использовать параллелизм Интернета, прежде всего необходимо, чтобы проект мог стимулировать интерес участников. Если это удастся, вы можете получить очень высокую производительность, сравнимую с таковой у крупнейших компьютеров, существующих сегодня, но необходимость кооптировать тысячи добровольцев исключает возможность решения проблем промышленного или военного интереса, или которые актуальны, например, прогноз погоды.

При этом расширялась сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике, поскольку компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже начали компьютеризировать свою бухгалтерию, предвосхищая этот процесс на двадцать лет.

В третьем поколении (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (микросхемы). В то же время появилась полупроводниковая память, которая и до настоящего времени используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.

Это ограничение можно преодолеть, если компания или исследовательский центр используют одинаковые периоды бездействия компьютеров, доступных для своих сотрудников. Первые попытки в этом смысле восходят к началу 80-х годов. Таким образом, получаются реальные параллельные компьютеры, хотя и умеренные.

Различия в основном обнаруживаются в эффективности каналов связи между процессорами, что является важным элементом при определении как стоимости, так и производительности параллельной машины. Набор соединений между вычислительным модулем определяет топологию параллельного компьютера. В параллельных вычислениях, распределенных по сети, каждый из процессоров работает без взаимодействия с другими; доступно единственное доступное соединение с центральным компьютером. Эта топология называется звездой.

В те годы производство компьютеров приняло промышленный размах. Фирма IBM первой реализовала серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ. Еще в начале 1960-х гг. появились первые миникомпьютеры - маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Мини-компьютеры были первым шагом на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 1970-х гг.

В принципе, связь между процессорами будет возможна, но использование Интернета будет медленным и неэффективным. Таким образом можно решать только определенные типы вычислительных задач, когда параллелизм достигается при одновременном выполнении многих программ расчета, которые имеют дело с различными и существенно независимыми данными.

В качестве примера проблемы расчета, которую нельзя обработать распределенной системой, мы рассматриваем прогноз погоды на основе набора уравнений, которые определяют эволюцию со временем некоторых физических параметров, включая давление, влажность, скорость ветра - которые характеризуют состояние атмосферы в каждой точке. Эти параметры варьируются в зависимости от причин, внешних по отношению к атмосфере, таких как инсоляция, но в каждой точке они зависят от условий атмосферы в ближайших точках.

Между тем количество элементов и соединений, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 1970-е гг. интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов.

В 1971 г. фирма Intel выпустила первый микропроцессор, который предназначался для только появившихся настольных калькуляторов. Это изобретение произвело в следующем десятилетии настоящую революцию. Микропроцессор является главной составляющей частью современного персонального компьютера.

Мы могли бы представить себе разделение земного шара на столько регионов, сколько единиц расчета и назначение каждой единицы моделирования погоды в одном из регионов. Параллельный компьютер, специально предназначенный для решения этой проблемы, должен быть оснащен каналами связи между вычислительным блоком, ответственным за данный регион, и ответственными за соседние регионы. С топологической точки зрения эта конфигурация эквивалентна многограннику, вершины которого соответствуют единицам расчета, то есть географическим регионам, и каждый угол соответствует линии связи, то есть границе между соседними регионами.

На рубеже 1960 -70-х гг. (1969) появилась первая глобальная компьютерная сеть ARPA, прототип современной сети Интернет. В том же 1969 г. одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое главенствующее положение.

Четвертое поколение (1975 -1985) характеризуется небольшим количеством принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс шел в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, прежде всего, за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

Запросы на систему межсоединений быстро растут, поскольку число вычислительных устройств, которые должны работать параллельно, увеличивается. Представьте себе, что имитирует экономику региона, который содержит сто деревень на компьютере с таким количеством единиц расчета, по одному на деревню. Большая часть экономических сделок будет проводиться в пределах одной деревни, затем единой единицы расчета; поэтому передача данных от одного к другому будет очень ограничена. Для повышения производительности мы можем прибегнуть к компьютеру с тысячей или более единиц, назначив каждому из них группе жилых помещений или продвигаясь еще дальше и присваивая единицу расчета каждой семье или каждому человеку.

Самая главная новация четвертого поколения - это появление в начале 1980-х гг. персональных компьютеров. Благодаря им вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Несмотря на то, что персональные и мини-компьютеры по-прежнему по вычислительной мощности отстают от солидных машин, большая часть новшеств, таких как графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети, связана с появлением и развитием именно этой техники.

Однако, продолжая в этом направлении, процент транзакций, происходящих между различными вычислительными единицами, будет быстро увеличиваться и, следовательно, необходимость в высокопроизводительных соединениях. Топология соединений в параллельном компьютере должна быть выбрана с учетом того, что она должна удовлетворять важному требованию: она должна быть регулярной, т.е. каждый расчетный блок должен быть оснащен равным количеством линий связи, чтобы эти единицы могли быть созданы в серии из одного проекта.

Важность этого факта очевидна, если учесть, что каждая параллельная компьютерная модель создается в ограниченном числе экземпляров: наличие единицы расчета, многократно повторяемой в каждом образце, позволяет резко снизить затраты на проектирование. Регулярность топологии также важна для уменьшения сложности прикладного программного обеспечения и затрат на его разработку.

Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют в компьютерном мире, как было раньше.

Некоторые характеристики вычислительной техники четырех поколений приведены в таблице:

Характеристика Положение
первое второе третье Четвёртое
Основной элемент Электронная лампа Транзистор Интегральная схема Большая интегральная схема
Количество ЭВМ в мире, шт. Сотни Тысячи Десятки тысяч Миллионы
Размер ЭВМ Большой Значительно меньший Десятки тысяч Микро ЭВМ
Быстродействие (условное) операций/с Несколько единиц Несколько десятков единиц Несколько тысяч единиц Несколько десятков тысяч единиц
Носитель информации Перфокарта, перфолента Магнитная лента Диск Гибкий диск

Пятое поколение (1986 г. до настоящего времени) в значительной мере определяется результатами работы японского Комитета научных исследований в области ЭВМ, опубликованными в 1981г. Согласно этому проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения кроме высокой производительности и надежности при более низкой стоимости с помощью новейших технологий должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:

Второе требование, которое считается важным для топологии, - его масштабируемость, то есть возможность использования одного и того же типа вычислительной единицы для создания очень больших машин, но также средних или относительно небольших машин. Для решения проблемы метеорологического прогнозирования естественной топологией была бы одна из правильных многогранников, на которой проектировалась бы поверхность Земли, но эти многогранники имеют ограниченное число вершин, поэтому эти топологии, даже если они хорошо адаптированы к рассматриваемой проблеме, они не были бы пригодны для реализации машин с большим количеством вычислительных устройств и, следовательно, с очень высокими характеристиками.

Обеспечить простоту применения ЭВМ путем реализации систем ввода/вывода информации голосом, а также диалоговой обработки информации с использованием естественных языков;

Обеспечить возможность обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов;

Упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках;

Эти два соображения побудили дизайнеров реализовать коммуникационные сети, которые можно разделить на два больших семейства: топологии решетки и топологии деревьев, которые, хотя и очень отличаются друг от друга, являются масштабируемыми и однородными.

Простейшая топология решетки является одномерной: процессоры расположены последовательно, и каждый из них оснащен двумя каналами связи, которые соединяют его со следующим и предыдущим. Чтобы гарантировать однородность соединений, последний блок подключен к первому: топология соединения на самом деле представляет собой последовательность точек, распределенных по кругу. Топология круга, будучи масштабируемой - количество вычислительных единиц может расти по желанию - не приспосабливается к созданию очень больших машин.

Улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества вычислительной техники для удовлетворения различных социальных задач, улучшить соотношения затрат и результатов, быстродействия, легкости, компактности ЭВМ;

Обеспечить разнообразие вычислительной техники, высокую адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации.

Связь между единицами измерения, удаленными друг от друга, может быть реализована путем передачи данных поэтапно по цепочке, но этот процесс может занять много времени и фиксировать все промежуточные единицы, которые, таким образом, затрудняются в их нормальной работе. Поэтому важным параметром является максимальное расстояние между вычислительным модулем, понимаемое как количество шагов, необходимых для передачи данных с одного устройства на другое. В топологии круга максимальное расстояние составляет половину числа единиц и скоро достигает недопустимых значений.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой, представляющих собой распределенную сеть большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

7.1.1. Исторический экскурс

При одинаковом числе процессоров максимальное расстояние между расчетными единицами уменьшается, если используется двумерная или трехмерная топология решетки. В двумерной сетке расчетные единицы можно рассматривать как квадратные плитки, сопоставленные с образованием прямоугольника. Каждый блок оснащен четырьмя каналами связи, которые соединяют его с соседними, а также в этом случае, чтобы обеспечить однородность, единицы на одной стороне прямоугольника соединены с устройствами, расположенными на противоположной стороне.

В трехмерной решетке процессоры рассматриваются как кубы, которые образуют параллелепипед; каждый из них имеет шесть каналов связи, которые соединяют его с соседями в трех направлениях. Высокая производительность трехмерных топологий при моделировании многих физических явлений обусловлена ​​тем, что расположение вычислительных единиц на трехмерной решетке воспроизводит трехмерную структуру пространства. В отличие от топологий решетки, где каждый процессор логически эквивалентен другим, в топологии дерева организация иерархична и напоминает структуру генеалогических деревьев.

7.1.2. Поколения ЭВМ

7.2. Архитектура ЭВМ

7.3. Классификация ЭВМ

7.1. История развития и поколения ЭВМ

7.1.1. Исторический экскурс

Современный человек просто не представляет свою повседневную жизнь без компьютера, а ведь всего несколько десятилетий назад человечество и не представляло себе тех возможностей, которые появились у нас с появлением компьютера. Сегодня нам не нужно тратить драгоценное время, которого и так всегда не хватает на бесполезные математические расчеты или другие операции, которые за нас выполняет компьютер. Человечество на протяжении многих столетий стремилось к упрощению счета, анализа и т.д. Поэтому, чтобы понять каким богатством мы обладаем сегодня, необходимо проследить этот сложный путь с начала. В истории развития ЭВМ выделяются следующие этапы.

Рассмотрим простейший случай, двоичное дерево: один «отец» процессор связан с двумя «сыновьями», каждый из которых связан с двумя «племянниками» и т.д. из поколения в поколение, вплоть до последнего, состоящим из «листья» дерева. Каждый процессор должен иметь три канала связи: один для родителя и два для детей. В процессорах последнего поколения два канала остаются отключенными. Поэтому эта топология является однородной и масштабируемой, учитывая, что количество процессоров может увеличиваться по мере необходимости путем добавления новых поколений.

1. Пальцевой счет. Древнейшим счетным инструментом, который сама природа предоставила в распоряжение человека, была его собственная рука.

Имена числительные во многих языках указывают, что у первобытного человека орудием счета были преимущественно пальцы. Не случайно в древнерусской нумерации единицы называются «перстами», десятки - «составами», а все остальные, числа - «сочинениями». Кисть же руки пясть - синоним и фактическая основа числительного «пять» у многих народов. Например, малайское «лима» означает одновременно и «рука» и «пять».

Хорошо был известен пальцевой счет и в Риме. По свидетельству древнеримского историка Плиния-старшего, на главной римской площади Форуме была воздвигнута гигантская фигура двуликого бога Явуса. Пальцами правой руки он изображал число 300, пальцами левой 55. Вместе это составляло число дней в году в римском календаре.

Пальцевой счет сохранился кое-где и поныне. Историк математики Л. Карпинскпй в книге «История арифметики» сообщает, что на крупнейшей мировой хлебной бирже в Чикаго предложения в запросы, как и цены, объявлялись маклерами на пальцах без единого слова.

2. Бирки и веревки с узелками. Издревле употреблялся еще одни вид инструментального счета - с помощью деревянных палочек с зарубками (бирок). Впервые упоминание о способе записи чисел путем нанесения зарубок встречается на барельефе храма фараона Сети I (1350г. до н. э.) в Абидосе. Здесь изображён бог Тот, отмечающий с помощью зарубок на пальмовой ветви длительность срока правления фараона.

В средние века бирками пользовались для учета и сбора налогов. Бирка разрезалась на две продольные части, одна оставалась у крестьянина, другая - у сборщика налогов. По зарубкам на обеих частях и велся счет уплаты налога, который проверяли складыванием частей бирки. В Англии, например, этот способ записи долгов существовал до конца Х V II столетия.

Другие народы - китайцы, персы, индийцы, перуанцы - использовали для представления чисел и счета ремни или веревки с узелками. Американские индейцы называли счетные веревки куиру, и в перуанских городах до вторжения в Южную Америку европейцев городской казначей именовался куиру комоуокуна, то есть чиновник узелков.

3. Абак. Бирки и веревки с узелками не могли удовлетворить возраставшие в связи с развитием торговли потребности в средствах вычисления. Развитию же письменного счета препятствовали два обстоятельства.

Во-первых, не было подходящего материала для выполнения вычислений - глиняные и восковые таблички для этого не годились, пергамент был изобретен лишь в V веке до н. э. (да и был слишком дорог), а бумага появилась значительно позже (в Европе - около ХI столетия). Во-вторых, в тогдашних системах счисления письменно выполнить все необходимые операции было сложно. Попробуйте, например, перемножить С LVI на LXXIV , пользуясь римской системой счисления! Этими обстоятельствами можно объяснить появление специального счетного прибора, известного в древности под именем абака.

Происхождение термина «абак» не установлено. Большинство историков производят его от семитического корня; согласно этому толкованию абак означает дощечку, покрытую слоем пыли. В своей примитивной форме абак действительно представляет собой такую дощечку. На ней острой палочкой проводились линии и какие-нибудь предметы, например камешки или палочки, размещались в получившихся колонках по позиционному принципу. На рисунке, не требующем комментариев, показана последовательность выполнения сложения 258 + 54 на абаке. Вычитание выполнялось изъятием камешков, умножение и деление как повторные сложения и вычитания соответственно.

По свидетельству Геродота, египтяне пользовались абаком, причем в отличии от греков передвигали камешки- не слева направо, а справа налево. Отсюда видно, что в эпоху Геродота абак и в Греции, и в Египте уже получил широкое распространение. Историки полагают, ч

то в Грецию абак был завезен финикийцами и стал там «походным инструментом» греческих купцов. Значения, приписываемые камешкам в различных колонках, обычно сообразовывались с соотношениями различных денежных единиц.

В древнем Риме абак назывался calculi или abaculi и изготовлялся из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла. Слово calculus означает «галька», «голыш». От этого слова произошло позднейшее латинское calculatore (вычислять) и наше - «калькуляция». Сохранился бронзовый римский абак, на котором calculi передвигались в вертикально прорезанных желобках. Внизу помещали камешки для счета до пяти, а в верхней части имелось отделение для камешка, соответствующего пятерке (рис. 2).

Китайцы заменили камешки бусинками (или шариками), нанизанными на прутики, проволоки или веревки. Китайская разновидность абака - суаньпань - появилась, вероятно, в V I веке н. э.; современный тип этого счетного прибора был создан позднее, по-видимому в Х II столетии (рис. 3). Суаньпаь представляет собой прямоугольную раму, в которой параллельно друг другу протянутыпроволоки или веревки числом от 9 и более; перпендикулярно этому направлению суаньпань перегорожен линейкой на две неравные части. В большом отделении («земля») на каждой проволоке нанизано по 5 шариков, в меньшем (небо») - по два; первые как бы соответствуют пяти пальцам руки, вторые- двум рукам. Проволоки соответствуют десятичным разрядам.

Японский абак-соробан (рис. 3) -происходит от китайского суаньпаня, который был завезен в Японию в Х V VI веках. Соробан проще своего предшественника, у него на «небе» на один шарик меньше, чем у суаньпаня.

Наконец на рубеже Х V I-Х VII веков появляется русский абак-счеты.

4. Изобретение логарифмов. Нам, живущим в эпоху широкого распространения вычислений, нелегко даже вообразить, сколь затруднительны для людей 16-17 столетий были обычные арифметические операции, особенно с большими числами. Понятно какое значение имело изобретение логарифмов, первое упоминание о которых, мы встречаем в письме И.Кеплера тюбингенскому профессору математики В.Шиккарду о выступлении Джона Непера. В 1614г. он опубликовал знаменитый трактат «Описание удивительных таблиц логарифмов».

Вскоре появляются и другие логарифмические таблицы. Они упростили вычисления, но все же эта оставалась достаточно трудоемкой и утомительной для тех, кому приходилось ею заниматься ежедневно. Поэтому вслед за изобретением логарифмов делаются попытки механизировать логарифмические вычисления.

5. Механические вычислительные машины. Несмотря на довольно большое количество изобретений в XVIII в. к началу XIX в. все острее ощущалась необходимость в простой счетной машине, удобной в употреблении, надежной в работе. Механические вычислительные машины характеризуются, прежде всего тем, что как только, в процессе вычислений, в низшем разряде накапливается десять единиц, они автоматически, без внимания вычислителя, заменяются одной единицей высшего разряда. При этом все механические машины можно условно разделить на два класса: простейшие механические машины и арифмометры.

К простейшим механическим машинам можно отнести машины, которые созданы, в основном, для сложения и вычитания, хотя на них можно производить умножение и деление посредством повторения этих действий. К арифмометрам относятся такие механические машины, которые созданы для выполнения четырёх арифметических действий.

М

ашина Шикарда.
Первую вычислительную механическую машину, в которой единицы, накопившиеся в процессе выполнения действий, автоматически передавались в высший разряд, построил в 1623 г. В.Шикард.

Машина по мысли автора, предназначалась для выполнения четырех арифметических действий, но её механическая часть была приспособлена только для сложения и вычитания: умножение и деление должно было производиться при помощи подвижных таблиц. Машина Шикарда была, по-видимому, построена в одном или двух экземплярах, которые вскоре погибли. До нас дошли только схемы машины Шикарда. В доме-музее И.Кеплера, на его родине в городе Войле, по этим схемам изготовлена и экспонируется модель этой машины.

Машина Паскаля. Первой дошедшей до нас механической вычислительной машиной является суммирующая машина Блеза Паскаля (рис.7), который построил первый экземпляр машины в 1641г.


Всего им было изготовлено более 50 экземпляров. Это были шести-восьмиразрядные машины по устройству, в общем, не отличавшиеся от суммирующей машины Шикарда, хотя Паскаль, и не был знаком с машиной Шикарда. До наших дней сохранилось несколько экземпляров машины Паскаля в различных музеях Европы. На машине Паскаля можно было производить только сложение и вычитание. Умножение и деление можно было заменить только повторным сложением и вычитанием.

Построив свою машину, Паскаль пришёл к выводу, что ум человека действует автоматически и что некоторые умственные процессы не отличаются от механических. Он доказал, что можно производить вычисления (в первую очередь передавать десятки в высший разряд) механически. Это и была основная цель Паскаля при создании вычислительной машины.

Машина Лейбница. Лейбниц изобрел первую машину для выполнения четырех арифметических действий, на которой можно было механически не только складывать и вычитать, но также умножать и делить.

В

1673 г. Лейбниц представил свою машину в Парижскую академию. И в дальнейшем Лейбниц довольно долго занимался конструированием и совершенствованием своей вычислительной машины.

Основу машины составляют ступенчатые валики – цилиндрики с зубцами разной длины. Именно ступенчатые валики обеспечивают выполнение умножения и деления. Вторым важным изобретением Лейбница было разделение машины на подвижную и неподвижную части, что обеспечило возможность умножения многозначных чисел на многозначные. Это был прототип современной подвижной каретки. Машину Лейбница можно считать первым арифмометром, хотя само это название появилось значительно позже.

Вконце XVII в. над усовершенствованием машины Лейбница работали Р.Х.Вагнер и механик Левин, а после смерти Лейбница – Тойбер. В 1710 г. Буркхардт построил аналогичную машину. Некоторые изменения в конструкцию машины Лейбница внесли М.Кнутцен (профессор Кенингсберского университета) в 1783 г. и И.Мюллер, и многие другие.

6. История развития современной вычислительной техники ведется с 1833 г., когда англичанинЧарльз Бэббидж проникся идеей создания вычислительной машины.

Желание механизировать вычисления возникло у Бэббиджа в связи с недовольством, которое он испытывал, сталкиваясь с ошибками в математических таблицах, используемых в самых различных областях.

В 1822 г. Бэббидж построил пробную модель вычислительного устройства, назвав ее "Разностной машиной": работа модели основывалась на принципе, известном в математике как "метод конечных разностей". Данный метод позволяет вычислять значения многочленов, употребляя только операцию сложения и не выполнять умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. При этом предусматривалось применение десятичной системы счисления (а не двоичной, как в современных компьютерах).

Однако "Разностная машина" имела довольно ограниченные возможности. Репутация Бэббиджа как первооткрывателя в области автоматических вычислений завоевана в основном благодаря другому, более совершенному устройству-Аналитической машине (к идее создания которой он пришел в 1834 г.), имеющей удивительно много общего с современными компьютерами. Предполагалось, что это будет вычислительная машина для решения широкого круга задач, способная выполнять основные операции: сложение, вычитание, умножение, деление. Предусматривалось наличие в машине "склада" и "мельницы" (в современных компьютерах им соответствуют память и процессор). Причем планировалось, что работать она будет по программе, задаваемой с помощью перфокарт, а результаты можно будет выдавать на печать (и даже представлять их в графическом виде) или на перфокарты. Но Бэббидж не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины - она оказалась слишком сложной для техники того времени.

1876 г. Английский инженер Александер Белл изобрёл телефон .

1890 г. Американский инженер Герман Холлерит создал статистический табулятор, в котором информация, нанесённая на перфокарты, расшифровывалась электрическим током. Табулятор использовался для обработки результатов переписи населения в США.

1892 г. Американский инженер У. Барроуз выпустил первый коммерческий сумматор .

1897 г. Английский физик Дж. Томсон сконструировал электронно-лучевую трубку .

В 1901 г. итальянский физик Гульельмо Маркони установил радиосвязь между Европой и Америкой .

Алан Тьюринг в 1904-1906 гг сконструировал электронные диод и триод. А в 1936 г. Алан Тьюринг и независимо от него Э. Пост выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины . Они доказали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности её алгоритмизации.

В 1938 г. немецкий инженер Конрад Цузе построил первый чисто механический компьютер .

В 1938 г. Американский математик и инженер Клод Шеннон показал возможность применения аппарата математической логики для синтеза и анализа релейно-контактных переключательных схем .

В том же 1939 г. Американец болгарского происхождения Джон Атанасофф создал прототип вычислительной машины на базе двоичных элементов.

В 1941 г. Конрад Цузе сконструировал первый универсальный компьютер на электромеханических элементах. Он работал с двоичными числами и использовал представление чисел с плавающей запятой.

В 1944 г. под руководством американского математика Говарда Айкена создана автоматическая вычислительная машина "Марк-1" с программным управлением. Она была построена на электро-механических реле, а программа обработки данных вводилась с перфоленты.

В 1945 г. Джон фон Нейман в отчёте "Предварительный доклад о машине Эдвак" сформулировал основные принципы работы и компоненты современных компьютеров .

В 1946 г. американцы Дж. Эккерт и Дж. Моучли сконструировали первый электронный цифровой компьютер "Эниак" (Electronic Numerical Integrator and Computer). Машина имела 20 тысяч электронных ламп и 1,5 тысячи реле. Она работала в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1", выполняя за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений.

В 1948 г. в американской фирме Bell Laboratories физики Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин создали транзистор . За это достижение им была присуждена Нобелевская премия.

В 1949 г. в Англии под руководством Мориса Уилкса построен первый в мире компьютер с хранимой в памяти программой EDSAC .

В 1957 г. американской фирмой NCR создан первый компьютер на транзисторах .

В 1951 г. в Киеве построен первый в континентальной Европе компьютер МЭСМ (малая электронная счетная машина), имеющий 600 электронных ламп. Создатель С.А. Лебедев.

В 1951-1955 гг. благодаря деятельности российских ученых С.А. Лебедева, М.В. Келдыша, М.А. Лаврентьева, И.С. Брука, М.А. Карцева, Б.И. Рамеева, В.С. Антонова, А.Н. Невского, Б.И. Буркова и руководимых ими коллективов Советский Союз вырвался в число лидеров вычислительной техники, что позволило в короткие сроки решить важные научно-технические задачи овладения ядерной энергией и исследования Космоса.

В 1952 г. под руководством С.А. Лебедева в Москве построен компьютер БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина) - на то время самая производительная машина в Европе и одна из лучших в мире.

В 1955-1959 гг. российские ученые А.А. Ляпунов, С.С. Камынин, Э.З. Любимский, А.П. Ершов, Л.Н. Королев, В.М. Курочкин, М.Р. Шура-Бура и др. создали "программирующие программы" - прообразы трансляторов. В.В. Мартынюк создал систему символьного кодирования - средство ускорения разработки и отладки программ.

В 1955-1959 гг. заложен фундамент теории программирования (А.А. Ляпунов, Ю.И. Янов, А.А. Марков, Л.А. Калужин) и численных методов (В.М. Глушков, А.А. Самарский, А.Н. Тихонов). Моделируются схемы механизма мышления и процессов генетики, алгоритмы диагностики медицинских заболеваний (А.А. Ляпунов, Б.В. Гнеденко, Н.М. Амосов, А.Г. Ивахненко, В.А. Ковалевский и др.).

В 1958 г. Джек Килби из фирмы Texas Instruments создал первую интегральную схему .

В 1959 г. под руководством С.А. Лебедева создана машина БЭСМ-2 производительностью 10 тыс. опер./с. С ее применением связаны расчеты запусков космических ракет и первых в мире искусственных спутников Земли.

В 1959 г. создана машина М-20 , главный конструктор С.А. Лебедев. Для своего времени одна из самых быстродействующих в мире (20 тыс. опер./с.). На этой машине было решено большинство теоретических и прикладных задач, связанных с развитием самых передовых областей науки и техники того времени. На основе М-20 была создана уникальная многопроцессорная М-40 - самая быстродействующая ЭВМ того времени в мире (40 тыс. опер./с.). На смену М-20 пришли полупроводниковые БЭСМ-4 и М-220 (200 тыс. опер./с.).

В 1959 г. первое сообщение о языке Алгол , который надолго стал стандартом в области языков программирования.

В 1961 г. фирма IBM Deutschland реализовала подключение компьютера к телефонной линии с помощью модема .

В 1964 г. начат выпуск семейства машин третьего поколения - IBM/360.

В 1965 г. Дж. Кемени и Т. Курц в Дортмундском колледже (США) разработали язык программирования Бейсик .

В 1967 г. под руководством С.А. Лебедева организован крупно-серийный выпуск шедевра отечественной вычислительной техники - миллионника БЭСМ-6 , самой быстродействующей машины в мире. За ним последовал "Эльбрус" - ЭВМ нового типа, производительностью 10 млн. опер./с.

В 1968 г. основана фирма Intel, впоследствии ставшая признанным лидером в области производства микропроцессоров и других компьютерных интегральных схем.

В 1970 г. швейцарец Никлаус Вирт разработал язык Паскаль .

В 1971 г. фирма Intel разработала микропроцессор 4004 , состоящий из 2250 транзисторов, размещённых в кристалле размером не больше шляпки гвоздя.

В 1971 г. французский учёный Алан Колмари разработал язык логического программирования Пролог (PROgramming in LOGic).

В 1972 г. Деннис Ритчи из Bell Laboratories разработал язык Си .

В 1973 г. Кен Томпсон и Деннис Ритчи создали операционную систему UNIX .

В 1973 г. фирма IBM (International Business Machines Corporation) сконструировала первый жёсткий диск типа "винчестер" .

В 1974 г. фирма Intel разработала первый универсальный восьмиразрядный микропроцессор 8080 с 4500 транзисторами.

В 1974 г. Эдвард Робертс, молодой офицер ВВС США, инженер-электронщик, построил на базе процессора 8080 микрокомпьютер Альтаир , имевший огромный коммерческий успех, продававшийся по почте и широко использовавшийся для домашнего применения.

В 1975 г. молодой программист Пол Аллен и студент Гарвардского университета Билл Гейтс реализовали для Альтаира язык Бейсик. Впоследствии они основали фирму Майкрософт (Microsoft ), являющуюся сегодня крупнейшим производителем программного обеспечения. Первой музыкальной композицией, воспроизведённой с помощью компьютера, стала мелодия песни The Beatles “Fool on the hill”. Фирма IBM начала продажу лазерных принтеров .

В 1976 г. студенты Стив Возняк и Стив Джобс, устроив мастерскую в гараже, реализовали компьютер Apple-1 , положив начало корпорации Apple.

В 1978 г. фирма Intel выпустила микропроцессор 8086 . Comodore выпустила на рынок первые модели матричных принтеров.

В 1979 г. фирма Intel выпустила микропроцессор 8088 . Фирма SoftWare Arts разработала первый пакет деловых программ VisiCalc (Visible Calculator) для персональных компьютеров.

В 1980 г. японские компании Sharp, Sanyo, Panasonic, Casio и американская фирма Tandy вынесли на рынок первый карманный компьютер , обладающий всеми основными свойствами больших компьютеров.

В 1981 г. фирма IBM выпустила первый персональный компьютер IBM PC на базе микропроцессора 8088. Microsoft заканчивает работу над MC-DOS. В августе народу является IBM-PC- компьютер на основе прцессора Intel-8088, укомплектованый 64 Кб оперативной и 40 Кб постоянной памяти. Компьютер снабжён дисплеем и флоппи-дисководом емкостью 160 Кб. Стоимость компьютера составляла $3000.

В 1982 г. фирма Intel выпустила микропроцессор 80286 .

В 1983 г. корпорация Apple Computers построила персональный компьютер "Lisa" - первый офисный компьютер, управляемый манипулятором "мышь". Hercules представляет первую черно-белую видеокарту. Microsoft представляет текстовый редактор Multi-Tool Word для DOS и мышь серии Microsoft Mouse стоимостью в $ 200. Гибкие диски получили распространение в качестве стандартных носителей информации. Фирмой Borland выпущен в продажу компилятор Turbo Pascal, разработанный Андерсом Хейльсбергом (Anders Hejlsberg).

Comodore выпускает первый портативный компьютер с цветным дисплеем (5 цветов). Вес компьютера- 10кг, цена- $1600. IBM представляет компьютер IBM PC XT. Укомплектованый 10-мегабайтным жестким диском, дисководом на 360 кбайт и 768 кбайт оперативной памяти. Цена компьютера-$5000. На компьютер установлена новая версия MS-DOS 2.0. Появляются первые модули оперативной памяти- SIMM.

В 1984 г. создан первый компьютер типа Laptop (наколенный), в котором системный блок объединен с дисплеем и клавиатурой в единый блок. Фирмы Sony и Phillips разработали стандарт записи компакт-дисков CD-ROM . Корпорация Apple Computer выпустила компьютер Macintosh - первую модель знаменитого впоследствии семейства Macintosh c удобной для пользователя операционной системой, развитыми графическими возможностями, намного превосходящими в то время те, которыми обладали стандартные IBM-совместимые ПК с MS-DOS. Эти компьютеры быстро приобрели миллионы поклонников и стали вычислительной платформой для целых отраслей, таких например, как издательское дело и образование.

В том же 1984 Apple представляет первый модем со скоростью 1200 бод. В продаже появляются первые рабочие станции для изготовления и обработки 3D графики. Philips выпускает первый дисковод CD-ROOM Hewlett-Packard выпускает первый лазерный принтер с разрешением до 300 dpi.

В 1985 г. фирма Intel выпустила микропроцессор 80386 . Выпущенапервая версия Microsoft Windows.

В 1986 Питер Нортон создает первую версию файлового менеджера Norton Commander. На компьютере Amiga демонстрируется первый компьютерный анимационный ролик со звуком и эффектами. Рождение технологии мультимедиа.

В 1987 Microsoft представляет операционную систему MS-DOS 3.3 и графическую оболочку Windows 2.0.

В 1988 Hewlett-packard выпускает первый струйный принтер серии DeskJet.

В 1989 произошдо рождение стандарта SuperVGA.

В 1989 г. американская фирма Poquet Computers Corporation представила новый компьютер класса Subnotebook - Pocket PC.

В 1990 рождение “всемирной паутины” Интернет. IBM представляет новый стандарт видеоплат- XGA- вкачестве замены VGA.

В 1991 Apple представляет первый монохромный ручной сканер. Кроме того, представлена первая стереофоническая музыкальная карта- 8-битный Sound Blaster Pro.

В 1992 Nec выпускает первый привод CD-ROOM с удвоенной скоростью. Intel представляет процессор 486DX2/50 c “удвоенной” тактовой частотой.

В 1993 г. Появляется первая версия новой операционной системы Microsoft- windows NT. Intel представляет новый стандарт шины и слота для подключения дополнительных карт- PCI. Первый процессор нового поколения от Intel- 32-разрядный Pentium. Рабочая частота- от 60 МГц, быстродействие от 100 млн. операций в секунду. Amstrad выпускает первый мини-компьютер размером с записную книжку.

В 1994 г. Начало выпуска фирмой Power Mac серии фирмы Apple Computers - Power PC . Iomega представляет диски и дисководы ZIP и JAZ- альтернативу существующим дискетам 1.44 Мбайта.В конце года анонсируется Miсrosoft windows 95.

В 1995 г. анонсирован стандарт новых носителей на лазерных дисках- DVD. Компания 3dfx выпускает набор микросхем Voodoo, который лег в основу первых ускорителей трехмерной графики для домашних ПК. Первые очки и шлемы “виртуальной реальности” для домашних ПК. “Битва титанов” операционных систем- OS/2 против появившейся в августе Windows 95. Победу одерживает Microsoft и IBM тихо уходит с рынка “домашних” ОС. Microsoft представляет Microsoft Office 95 и браузер Internet Explorer.

В 1996 рождение шины USB. Начало производства массовых жидкокристаллических мониторов для “больших” домашних компьютеров.

В 1997 появился новый процессор от Intel- Intel Pentium 2; первые дисководы DVD; новый графический порт AGP.

В 1998 Intel выпускает процессоры Celeron- Pentium 2 для домашних компьютеров с урезанной кэш-памятью второго уровня. Началась “трехмерная революция”: на рынке появляется десяток новых моделей трехмерных ускорителей, интегрированных в обычные видеокарты. В течение года прекращен выпуск видеокарт без 3D ускорителей. Microsoft выпускает Windows 98- последнюю операционную систему для домашних ПК в этом тысячелетии.

В 1999 Intel выпускает процессоры Pentium 3 c новым набором дополнительных инструкций для обработки мультимедиа. IBM выпускает последнюю версию DOS- PC DOS 2000. Microsoft выпускает Offiсe 2000 и обновленную версию Windows 98 Second Edition.

В 2000 году Microsoft выпускает ОС Windows 2000 и ОС Windows Me. Запущены проекты UDDI и ebXML, направленные на интеграцию электронного бизнеса в мировом масштабе.

В 2001 году Linuxвыпускает версии 2.4 ядра ОСLinux.Microsoftсоздает ОСWindows XP.Appleначинает выпуск ОСMac OS X 10.0Гепард и ОСMac OS X 10.1Пума. Появилисьгибкие дисплеина базе органических светодиодов. Разработана концепция распределенной сети миниатюрных сенсоров: «умная пыль», то есть сети из малых беспроводныхмикроэлектромеханических систем (МЭМС) и дополнительных устройств, которые могут взаимодействовать между собой и получать данные о состоянии внешней среды (например температуре, свете, давлении.

В 2002 году выпущена версия 1 бесплатного офисного пакета OpenOffice.org. Microsoftорганизует выпуск серверной ОС Windows Server 2003.Appleвыпускает операционную систему Mac OS X 10.2 Ягуар. Фирма NEC для японского агентства аэрокосмических исследований разработан Earth Simulator - самый быстрый суперкомпьютер с 2002 по 2004 год. Проекционная клавиатура - разновидность виртуальной клавиатуры, представляющая собой оптическую проекцию клавиатуры на какую-либо поверхность, на которой и производится касание виртуальных клавиш. Клавиатура отслеживает движения пальцев и переводит их в нажатия клавиш. Большинство разработанных систем может функционировать также как виртуальная мышь и даже как виртуальная музыкальная клавиатура пианино. Предлагаемая к продаже система P-ISM, реализующая проекционную клавиатуру в сочетании с небольшим видеопроектором, является портативным компьютером размером с пишущую ручку

В 2003 году у фирмы Appleвыходит ПК Power Mac G5 и ОС Mac OS X 10.3 Пантера. КомпанияLinuxначинает выпуск версии 2.6ядраОСLinux, последней стабильной версии в настоящее время. Разработан стереоскопический 3D-дисплей: компания A.C.T. Kern. Разработан мозговойинтерфейс(без вживления электродов).

В 2004 году выходит версия 1.0 свободно распространяемого браузера Mozilla Firefox . Создан полевой транзистор на углеродной нанотрубке: Infineon .

В 2005 году вышла версия 2 бесплатного офисного пакета OpenOffice.org. Он стал первым офисным пакетом, основанным на формате OpenDocument. КомпанияAppleорганизует выход ОС Mac OS X 10.4 Тигр; объявляет о переходе с архитектурыPowerPCна архитектуру x86. Появились ноутбуки на топливных элементах.

В 2006 году Microsoftвыпускает браузер Microsoft Internet Explorer 7.0, переименованный по этому случаю вWindows Internet Explorer.Mozillaорганизует выход версии 2.0 браузераMozilla Firefox. Открытый формат документов для офисных приложенийOpenDocumentстановится стандартомISO. Разработан терагерцовыйтранзистор. Разработан эмиссионный дисплей на углеродных нанотрубках.

В 2007 году Microsoftначинает выпуск ОСWindows Vista.Appleначинает выпуск ОС Mac OS X 10.5 «Леопард». СуперкомпьютерBlue Gene/Pпроизводительностью 1петафлопс(квадриллион операций в секунду). Появились компьютерные системы распознавания лиц, превосходящие возможности человека

В 2008 году Appleначинает выпуск ультрапортативного ноутбукаMacBook Airи цифрового сетевого мультимедийного проигрывателяApple TV. Билл Гейтс покидает пост председателя совета директоров корпорацииMicrosoft. Выходит версия 3.0 браузераMozilla Firefox. Выход версии 3.0 свободно распространяемого пакета офисных приложенийOpenOffice.org. СуперкомпьютерIBM Roadrunnerпревысил производительность в 1петафлоп(квадриллионопераций в секунду) и стал самым быстрым компьютером в мире.

В 2009 году корпорация Oracle покупает Sun Microsystems.MicrosoftвыпускаетОСWindows 7.Виртуализациясерверов и систем хранения. СуперкомпьютерCray XT5 (Jaguar)стал самой производительной в мире компьютерной системой.