История развития вычислительной техники

Со времени создания первой ЭВМ прошло чуть более 50-ти лет, а история развития ВТ насчитывает уже несколько поколений ЭВМ.

Развитие вычислительной техники шло по пути перехода от механических и электромеханических и далее к электронным и оптоэлектронным машинам и системам.

В 1642 году Б.Паскаль разработал суммирующее устройство, обладавшее низкой производительностью, ввод информации осуществлялся вручную.

В 1673 году Г. Лейбниц разработал арифмометр, который механически выполнял 4 арифметических действия, низкая производительность, ввод информации производился вручную.

В 19 веке Ч. Бэббидж создает аналитическую машину с характеристиками: память в 1000 чисел по 50 десятичных знаков, операции над числами выполняло арифметическое устройство, использовалась программа (порядок вычислений) на перфокартах, механизм перемещения перфокарт обеспечивал автоматизацию вычислений. Сложение и вычитание – 1с, умножение и деление – 1 мин. Возникла идея принципа программного управления вычислительным процессом.

В 1944 году в Гарвардском университете была создана релейная вычислительная машина МАРК-1.

В 1945 году Дж. фон Нейман усиливает принцип программного управления принципом хранимой информации. Программа, закодированная в специальной цифровой форме, помещалась в память программ машины.

1946 год - Д. Моучли и Д. Эккерт создают вычислительную машину ЭНИАК, предназначенную для автоматизации процесса артиллерийских расчетов. Машина имела: 18 тысяч электронных ламп, 1,5 тыс. реле, потребляла 150 кВт электроэнергии. Выполнение операции "сложение" - 0,0002 с, выполнение операции "умножение" – 0,0028 с. Программа вычислений набиралась вручную и хранилась на коммутационных панелях.

В 1947 году создается вычислительная машина МАРК-2, в которой использовался двойной синхросигнал, для запоминания, выполнения арифметических операций и операций управления имела 13000 шт. электромеханических реле, имеющих 2 устойчивых состояния, сложение и вычитание – 0,125 с, умножение – 0,25 с. МАРК-2 имела низкую надежность и скорость работы, программа вычислений размещалась на внешних носителях.

В 1948 году ученые-физики создают первые полупроводниковые приборы.

В 1949 году М.Уилкс разрабатывает ЭДВАК – первую цифровую вычислительную машину дискретного действия – положившую начало первому поколению ЭВМ (1948 –60 гг.).

1949 год – в СССР создана ЭВМ МЭСМ (малая электронная счетная машина).

В 1953 году СССР выпускает самую быстродействующую в мире (на тот момент) ЭВМ БЭСМ. Затем начинается серийный выпуск ЭВМ Стрела, БЭСМ-2, Урал, МИНСК-1 строились на электронных лампах, которые служили недолго, поэтому ЭВМ имели малое быстродействие, низкую надежность, значительные габариты и большую потребляемую мощность. Использовалась для решения задач с малым количеством входной и выходной информации при большом количестве вычислений. Программирование велось на машинном языке, т.е. в кодах непосредственно воспринимаемых ЭВМ. Появились первые библиотеки стандартных программ

В 1958 году фирма International Business Machines Corporation выпускает ЭВМ IBM-7070 – первая полупроводниковая машина, с которой начинается отсчет второго (до 1968 года) поколения ЭВМ. Промышленное производство полупроводников позволило уменьшить габариты и потребляемую мощность, увеличить надежность и быстродействие.

В СССР: в это время выпускаются ЭВМ Минск, БЭСМ, Урал, М-20. При производстве применяют печатный монтаж, создаются машины для решения специализированных задач (в системе управления, научных исследованиях), использовались языки программирования высокого уровня (более удобные для человека). В качестве внешней памяти использовались магнитные диски и ленты.

Среди ЭВМ второго поколения лучшими считаются БЭСМ-6 (СССР), СТРЕТЧ (США), АТЛАС (Великобритания) Разработан и принципы мультипрограммной работы ЭВМ (пакет обработка данных, режим разделения времени), динамическое распределение ресурсов, эффективной адресации информации, оперативной связи между человеком и машиной. Развивается теория языков программирования, трансляторов с одного языка программирования на другой, ОС. Быстродействие достигало 1-3 млн. операций в секунду

Уже в 1958 году Д.Килби выдвинул идею создания интегральных схем. В 1959 году Р.Нойс (будущий основатель фирмы ИНТЕЛ) изобрел метод создания чипов (интегральных схем). Позволяет в едином технологическом процессе на одной пластине (или кристалле) полупроводника получать схемы, состоящие из десятков и сотен миниатюрных электронных элементов

В 1967 году фирма IBM выпускает ЭВМ IBM-360, положившую начало третьему поколению ЭВМ (до 1975 года). ЭВМ имела мультипрограммный режим работы, широкий набор операционных систем, параллельную работа отдельных устройств, развитую встроенную диагностику, развитую конфигурацию внешних устройств, программную совместимость (программа, составленная для одной ЭВМ, могла быть выполнена на другой), возможность работы с произвольной алфавитно-цифровой информацией, большой объем основной и внешней памяти. Появилась полупроводниковая память, введено понятие "центральный процессор" - CPU (объединил в себе арифметико-логическое устройство, часть памяти и устройство управления). Производительность – десятки млн. операций в секунду

В начале 70 -х начинается создание больших интегральных схем (БИС). Плотность размещения электронных элементов и компонентов в сотни и тысячи раз превышает плотность размещения в малых ИС.

1972 год считается началом третьего поколения ЭВМ. Каждая из БИС представляет собой законченное функциональное устройство ЭВМ: центральный процессор, арифметический сопроцессор для выполнения операций над числами с плавающей запятой, память, сопроцессор ввода-вывода и т.д.

Через несколько лет начинается создание сверхбольших интегральных схем (СБИС). СБИС – изготавливаются по субмикронной технологии, содержат несколько млн. элементов, выполняют функции нескольких БИС (в одной СБИС может размещаться процессор, арифметический сопроцессор, небольшая память, устройство управления памятью). Используя БИС и СБИС, получают машины от микроЭВМ до сверхвысокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем. Производительность машин 4-го поколения – несколько сот и тысяч млн. операций в сек. Их объединяют в многомашинные системы и комплексы, на их основе строятся вычислительные сети. Обладают высокой надежностью, малыми габаритами, малой потребляемой мощностью, высоким быстродействием. Характерные признаки – элементная база СБИС и БИС, виртуальная память, многопроцессорность, параллелизм выполнения операций, развитие средства диалога, языки логического программирования.

Системы пятого поколения. Базируются на методе параллельной обработки информации и новой элементной базе (оптоэлектроника и СБИС). Благодаря использованию оптических устройств и волоконной оптики скорость протекания процессов в такой ЭВМ соизмерима со скоростью света. Предлагаются конвейерные методы обработки информации и систолические структуры для организации параллелизма (т.е. выполнение программы на нескольких процессорах одновременно). Эти ЭВМ способны производить не только числовые расчеты, но и обработку смысловой информации с выполнением операций анализа и вывода. Поэтому продолжают развиваться декларативные языки логического программирования (ПРОЛОГ). Создаются ЭВМ на основе транспьютеров (от транзистор и компьютер). Они были спроектированы для работы в мультипроцессорной конфигурации, их объединяют в матрицы, где различные части процесса выполняют различные транспьютеры. Такие матрицы должны выполнять около 1000 млн. команд в сек.

В настоящее время ведутся работы, связанные с интеллектуализацией вычислительных систем и разработкой потоковых машин с отказом от традиционного принципа программного управления потоками команд, с переходом на принцип управления потоками данных.

Ведутся работы в направлении разработок специализированных нейрокомпьютеров с высоким быстродействием и способностью к обучению, предназначенных для решения задач искусственного интеллекта.

Дата добавления: 2014-01-20