Исторический экскурс

История развития и поколения ЭВМ

Устройство и принцип действия ЭВМ

Классификация ЭВМ

Поколения ЭВМ

Архитектура ЭВМ

Исторический экскурс

История развития и поколения ЭВМ

Лекция 4. СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

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.

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 ХVII 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 СLVI 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, что 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 VI веке н. э.; современный тип этого счетного прибора был создан позднее, по-видимому в ХII столетии (рис. 3). Суаньпаь представляет собой прямоугольную раму, в которой параллельно друг другу протянуты проволоки 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 ХV—ХVI веках. Соробан проще своего предшественника, у него на «небе» на один шарик меньше, чем у суаньпаня.

Наконец на рубеже ХVI—ХVII 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.

Машина 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.

В конце 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 англичанин Чарльз 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 1957 г. опубликовано первое сообщение о языке Фортран (Джон Бэкус).

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. Выпущена первая 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 Linux выпускает версии 2.4 ядра ОС Linux. Microsoft создает ОС Windows XP. Apple начинает выпуск ОС Mac OS X 10.0 Гепард и ОС Mac OS X 10.1 Пума. Появились гибкие дисплеи на базе органических светодиодов. Разработана концепция распределенной сети миниатюрных сенсоров: «умная пыль», то есть сети из малых беспроводных микроэлектромеханических 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. Microsoft организует выпуск серверной ОС Windows Server 2003. Apple выпускает 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 Apple выходит ПК Power Mac G5 и ОС Mac OS X 10.3 Пантера. Компания Linux начинает выпуск версии 2.6 ядра ОС Linux, последней стабильной версии в настоящее время. Разработан стереоскопический 3D-дисплей: компания A.C.T. Kern. Разработан мозговой интерфейс (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. Компания Apple организует выход ОС Mac OS X 10.4 Тигр; объявляет о переходе с архитектуры PowerPC на архитектуру x86. Появились ноутбуки на топливных элементах.

В 2006 году Microsoft выпускает браузер Microsoft Internet Explorer 7.0, переименованный по этому случаю в Windows Internet Explorer. Mozilla организует выход версии 2.0 браузера Mozilla Firefox. Открытый формат документов для офисных приложений OpenDocument становится стандартом ISO. Разработан терагерцовый транзистор. Разработан эмиссионный дисплей на углеродных нанотрубках.

В 2007 году Microsoft начинает выпуск ОС Windows Vista. Apple начинает выпуск ОС Mac OS X 10.5 «Леопард». Суперкомпьютер Blue Gene/P производительностью 1 петафлопс (квадриллион операций в секунду). Появились компьютерные системы распознавания лиц, превосходящие возможности человека

В 2008 году Apple начинает выпуск ультрапортативного ноутбука MacBook Air и цифрового сетевого мультимедийного проигрывателя Apple TV. Билл Гейтс покидает пост председателя совета директоров корпорации Microsoft. Выходит версия 3.0 браузера Mozilla Firefox. Выход версии 3.0 свободно распространяемого пакета офисных приложений OpenOffice.org. Суперкомпьютер IBM Roadrunner превысил производительность в 1 петафлоп (квадриллион операций в секунду) и стал самым быстрым компьютером в мире.

В 2009 году корпорация Oracle покупает Sun Microsystems. Microsoft выпускает ОС Windows 7. Виртуализация серверов и систем хранения. Суперкомпьютер Cray XT5 (Jaguar) стал самой производительной в мире компьютерной системой.

4.1.2. Архитектура ЭВМ

С середины 60-х годов существенно изменился подход к созданию вычислительных машин. Вместо независимой разработки аппаратуры и некоторых средств математического обеспечения стала проектироваться система, состоящая из совокупности аппаратных (hardware) и программных (software) средств. При этом на первый план выдвинулась концепция их взаимодействия. Так возникло принципиально новое понятие — архитектура ЭВМ.

Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач.

Архитектура ЭВМ охватывает широкий круг проблем, связанных с построением комплекса аппаратных и программных средств и учитывающих множество факторов. Среди этих факторов важнейшими являются: стоимость, сфера применения, функциональные возможности, удобство эксплуатации, а одним из главных компонентов архитектуры являются аппаратные средства. Основные компоненты архитектуры ЭВМ можно представить в виде схемы, показанной на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Основные компоненты архитектуры ЭВМ

Архитектуру вычислительного средства следует отличать от его структуры. Структура вычислительного средства определяет его конкретный состав на некотором уровне детализации (устройства, блоки узлы и т. д.) и описывает связи внутри средства во всей их полноте. Архитектура же определяет правила взаимодействия составных частей вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой это необходимо для формирования правил их взаимодействия. Она регламентирует не все связи, а наиболее важные, которые должны быть известны для более грамотного использования данного средства.

Так, пользователю ЭВМ безразлично, на каких элементах выполнены электронные схемы, схемно или программно реализуются команды и т. д. Важно другое: как те или иные структурные особенности ЭВМ связаны с возможностями, предоставляемыми пользователю, какие альтернативы реализованы при создании машины и по каким критериям принимались решения, как связаны между собой характеристики отдельных устройств, входящих в состав ЭВМ, и какое влияние они оказывают на общие характеристики машины. Иными словами, архитектура ЭВМ действительно отражает круг проблем, относящихся к общему проектированию и построению вычислительных машин и их программного обеспечения.

Только через 100 лет на базе появившихся электронных приборов эта идея была развита американским математиком Джоном фон Нейманом. В основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные им в 1945 году.

Прежде всего, компьютер должен иметь следующие устройства:

Арифметическо-логическое устройство, выполняющие 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.

В основе работы компьютера лежат следующие принципы:

Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.

Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Машины, построенные на этих принципах, называются Фон-Неймановскими.

Дата добавления: 2013-12-13