История развития вычислительной техники icon

История развития вычислительной техники


Смотрите также:
История развития управляющей вычислительной техники см ЭВМ...
Лекция №2 «История развития вычислительной техники»...
Курс лекций по дисциплине “Компьютерные науки”, кафедра Нелинейного анализа и оптимизации...
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры вычислительной техники (протокол №...
История вычислительной техники...
История вычислительной техники...
Реферат на тему: «История появления и развития вычислительной техники (ВТ)»...
Программа дисциплины гсэ. 01 Методология и история кибернетики...
Компьютер: история развития и становления...
«История развития вычислительной техники»...
«история развития вычислительной техники»...
История развития вычислительной техники...



Загрузка...
скачать
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ВВЕДЕНИЕ.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА. Слово “компьютер” означает “вычислитель”, т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных возникла очень давно. Многие тысячи лет назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.п. Более 1500 лет тому назад для облегчения стали использовать счеты.

Механические счетные устройства. В 1642 г. Блез Паскаль изобрел устройство , механически выполняющее сложение чисел, а в 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия. Начиная с ХIX века арифмометры получили широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала и специальная профессия - счетчик - человек, работающий с арифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательность инструкций ( такую последовательность инструкций впоследствии стали называть программой). Но многие расчеты производились очень медленно, поскольку скорость работы человека весьма ограничена.

^ Аналитическая машина Бэббиджа. В первой половине XIX века английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство - Аналитическую машину, которая должна была выполнять вычисления без участия человека. Для этого она должна была уметь выполнять программы, вводимые с помощью перфокарт (карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий, как в ткацких станках), и иметь “склад” для запоминания данных и промежуточных результатов ( в современной терминологии - память). Бэббидж не смог довести до конца работу - она оказалась слишком сложной для техник того времени. Однако он разработал основные идеи, и в 1943 году американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники ХХ века - электромеханических реле - смог построить на одном из предприятий фирмы IBM такую машину под названием “Марк-1”. Еще раньше идеи Бэббиджа были переоткрыты немецким инженером Конрадом Цузе, который в 1941 г. построил аналогичную машину.

^ Электронные вычислительные машины. К этому времени потребность в автоматизации вычислений (в том числе для военных нужд) стала настолько велика, что над созданием машин типа построенных Эйкеном и Цузе одновременно работало несколько групп исследователей. Начиная с 1943 года группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта в США начала конструировать подобную машину на основе электронных ламп, а не на реле. Их машина , названная ENIAC, работала в тысячу раз быстрее, чем Марк-1, однако для задания ее программы приходилось в течение нескольких часов или дней подсоединять нужным образом провода. Чтобы упростить процесс задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров. Первый компьютер, в котором были заложены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в 1945 году Джон фон Нейман.

^ Принципы фон Неймана. В своем докладе Джон фон Нейман описал, как должен быть устроен компьютер для того, чтобы он был универсальным и эффективным устройством для обработки информации.

Прежде всего, компьютер должен иметь следующие устройства:

- арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

- устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

- запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

- внешние устройства для ввода-вывода информации.

Память компьютера должна состоять из некоторого числа пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки память должны быть одинаково доступны для других устройств компьютера.

Вот каковы должны быть связи между устройствами компьютера (пунктирные линии показывают управляющие связи, одинарные - информационные).




Арифметико-

логическое Устройство Внешние

устройство управления устройства









Оперативная память


Принципы работы компьютера. В общих чертах работу компьютера можно описать так. Вначале с помощью какого-либо внешнего устройства в память компьютера вводится программа Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится команда программы, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логических операций, чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логических операций или запись их результатов в память, ввод данных из внешнего устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство. Управляющее устройство выполняет инструкции программы автоматически, т.е. без вмешательства человека. Оно может обмениваться информацией с оперативной памятью и внешними устройствами компьютера.

^ Особенности современного компьютера. Схема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной выше. В частности, арифметическо-логическое устройство и устройство управления объединены в единое устройство - центральный процессор. Кроме того, процесс выполнения программ может прерываться для выполнения неотложных действий - прерываний. Тем не менее, большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам, изложенным фон Нейманом.

^ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРЕ.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (звуковая, изображения, показания приборов и т.д.) должна быть преобразована в числовую форму. Для обработки текстовой информации каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся соответствующие изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

^ Биты и байты. Единицей информации является один бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьютеров работают не с одним битом, а с восемью битами сразу. Восемь последовательных битов составляют байт. В одном байте можно закодировать значение одного символа из 256 возможных (256=28). Более крупными единицами информации являются килобайт (Кбайт), равный 1024 байтам (1024=210), мегабайт (Мбайт), равный 1024 Кбайтам и гигабайт (Гбайт), равный 1024 Мбайтам. Компьютеры обычно работают в двоичной системе, часто используется шестнадцатиричная система счисления.

^ ПРОГРАММЫ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРОВ.

Программы для первых компьютеров приходилось писать на машинном языке, т.е. в кодах, непосредственно воспринимаемых компьютером. Это было очень тяжелой, малопроизводительной и кропотливой работой. Для облегчения процесса программирования в начале 50-х годов были разработаны системы, позволяющие писать программы с использованием мнемонических значений машинных команд, имен точек программы и т.д. Такой язык называется автокодом или языком ассемблера. Ассемблер и сейчас часто используется при программировании в тех случаях, когда требуется достичь максимального быстродействия и минимального размера программ.

После появления ассемблеров многие программисты продолжали попытки облегчить процесс программирования, научив компьютер понимать более удобные для человека языки составления программ. Такие языки стали называть языками программирования высокого уровня, а языки ассемблера - языками низкого уровня. Программы на языках высокого уровня либо преобразуются в программы, состоящие из машинных команд (это делается с помощью специальных программ, называемых трансляторами или компиляторами), либо интерпретируются с помощью программ-интерпретаторов.

^ КАК ПОЯВИЛИСЬ ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Компьютеры 40-х и 50-х годов были очень большими устройствами - огромные залы были заставлены шкафами с электронным оборудованием. Все это стоило очень дорого, поэтому компьютеры были доступны только крупным компаниям и учреждениям. Производители в борьбе за покупателей стремились сделать свою продукцию быстрее, компактнее и дешевле.

Транзисторы. Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. транзисторов - миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить электронные лампы. В середине 50-х были найдены очень дешевые способы производства транзисторов, во второй половине 50-х появились компьютеры, основанные на транзисторах. Они были в сотни раз меньше ламповых такой же производительности. Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы - это блоки памяти, но там вместо ламп стали использовать изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сердечниках. К середине 60-х появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник. К тому времени был подготовлен еще один шаг к миниатюризации компьютеров - были изобретены интегральные схемы.

^ Интегральные схемы. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называть интегральными или чипами. В 1968 г. выпущен первый компьютер на интегральных схемах.

В 1970 г. был сделан еще один шаг к персональному компьютеру - Маршиан Эдвард Хорфф (Intel) сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004. Он мог обрабатывать 4 бита информации. В 1973 г фирма выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008. В 1974 г. - его усовершенствованную версию 8080, которая до конца 70-х годов стала стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

^ Появление персональных компьютеров. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый компьютер Альтаир-8800, построенный на основе микропроцессора Intel-8080, разработанный фирмой MITS. Оперативная память 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали. Хотя его возможности были ограничены, появление было встречено с большим энтузиазмом. В первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машин. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера Алтаир интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности компьютеров.

Успех фирмы MITS заставил многие фирмы также заняться производством компьютеров. появились журналы, компьютеры стали комплектоваться клавиатурой, монитором, спрос на них составлял сотни тысяч штук в год. Разрабатываются редакторы текстов, табличные процессоры, с помощью них стало возможно значительно эффективнее выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы.

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ В 1979 г. фирма решила пробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Он решили не конструировать компьютер с нуля, а использовать блоки, изготовленные другими фирмами.

В качестве основного микропроцессора был выбран 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Он работал с 1 Мбайтом памяти, программное обеспечение поручено фирме Microsoft.

В августе 1981 г. новый компьютер по названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре приобрел большую популярность, занял ведущее место. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IBM PC) составляют более 90% всех производимых в мире персональных компьютеров. в IBM PC была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. при этом методы сопряжения устройств с компьютером не толь не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Этот принцип, называемый принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM.

Наибольшую выгоду от открытой архитектуры получили пользователи:

- конкуренция между производителями привела к удешевлению комплектующих и компьютеров

- пользователи могли самостоятельно расширять возможности компьютеров, покупая соответствующие устройства

- открытость архитектуры привела к появлению множества производителей IBM- совместимых компьютеров, что также стало причиной повышения качества качества и увеличения выбора.









Скачать 83.87 Kb.
оставить комментарий
Дата15.10.2011
Размер83.87 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх