Электронный этап

Электромеханический этап

Этому этапу предшествовали такие выдающиеся открытия в области физики как открытие электрона, изобретение электромагнита, электродвигателя. Он оказался достаточно коротким.

В 1888 году Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую машину для сортировки и подсчета перфокарт. Эта машина, названная табулятором, содержала реле, счетчики, сортировочный ящик. Изобретение Г. Холлерита было использовано при подведении итогов переписи населения в США.

В 1936 году немецкий инженер Конрад Цузе начал конструировать вычислительный аппарат, работающий в двоичной системе счисления. В 1941 году он сумел построить действующую модель такого устройства (Zuse 3), которая состояла из 600 реле счетного устройства и 2000 реле устройства памяти.

В 1943-44 годах в Англии было разработано полностью автоматическое устройство Колосс II, предназначенное для дешифровки военных сообщений. Еще одна полностью автоматическая вычислительная машина была изобретена и построена Говардом Эйкеном, профессором Гарвардского университета (США), при участии группы инженеров фирмы IBM. Эта машина называлась Марк 1, состояла из 750 тысяч компонентов, на операцию умножения затрачивала около 4 секунд.

Новые возможности по созданию вычислительных машин открылись с появлением электронных ламп и последующим бурным развити­ем электроники. Это новый период развития вычислительной техники. Он делится на этапы, непосредственно связанные с уровнем развития эле­ментной базы электронной техники, конструктивно-технологическим ис­полнением, логической организацией, математическим обеспечением, удобством общения человека с машиной. Смена поколений ЭВМ происходи­ла революционно, ей сопутствовало изменение технико-экономических показателей этих машин: быстродействие, надёжность, потребляемая мощность, стоимость, габариты. Изме­нение периферийного оборудования и программного обеспечения шло в ос­новном эволюционным путём. Появлению первых ЭВМ предшествовали такие фундаментальные изобретения как изобретение электронной лампы (1879 г.). Электронная лампа -диод имеет два электрода: анод и катод, помещенные в стеклянную колбу, в которой создан глубокий вакуум (рис.2.1). При подаче на электроды напряжения в ней протекает ток, вызванный движением электронов. Изобретение триггера (1913 г.). Триггер, в отличие от двух электродной лампы, имеет еще один электрод – сетку. Благодаря наличию этого электрода появилась возможность управлять потоком электронов в лампе и создавать на их основе элементы памяти.

Принято выделять пять этапов в развитии электронной вычислительной техники, связанных с развитием элементной базы[1] (табл. 2.1.):

· ЭВМ на электронных лампах (1945 – 1956);

· ЭВМ на транзисторах и ферромагнитных ячейках памяти (1956 -1964);

· ЭВМ на интегральных элементах малой плотности (1964-1971);

· ЭВМ на микропроцессорных элементах (1971 –1979)

· ЭВМ на сверхбольших ИС (1979 – по настоящее время).

Работы по созданию отдельных элементов и узлов ЭВМ были начаты в 1937 г. в США Дж. Атанасовым. Им были запатентованы первые электронные схемы отдельных узлов ЭВМ. В 1942 г. им совместно с К. Берри была построена электронная машина ABC.

Первое поколение ЭВМ (с 1945 года)

Первая ЭВМ полностью на электронных лампах была названа ENIAC (ЭНИАК - электронный числовой интегратор и вычислитель). Она бы­ла изобретена Эккертом и Маучли и создана в США в 1946 году. Эта ЭВМ содержала 18000 электронных ламп, и была в 1000 paз более быстродействующей, чем первая: за 1 секунду выполняла 5000 операций сложения или 360 операций умножения. Предназначалась ЭВМ для выполнения объёмных научно-технических расчётов.

В СССР электронно-вычислительные машины на электронных лампах были созданы под руководством академика С. А. Лебедева (МЭСМ и БЭСМ). МЭСМ (малая электронная счётная машина), созданная в 1951 году, сыграла важную роль в подготовке первых в стране программистов, инженеров и констр­укторов ЭВМ, интенсифицировала разработку электронных элементов для применения в ЭВМ. БЭСМ (большая электронная счётная машина) была создана в 1952 г. и была в то время самой быстродействующей ЭВМ (8000 операций в секун­ду). Она открыла серию машин, получивших распространение в СССР. В середине 50-х годов в нашей стране появились ЭВМ серий "Стрела", "Урал", а в 60-х годах - "Промень", "Мир", "Минск", "Раздан". Эти маши­ны могли справиться с широким кругом математических и логических за­дач.

Работать на этих ЭВМ могли, по-прежнему, лишь "избранные" - узкий круг специалистов-профессионалов.

Второе поколение ЭВМ (с 1956 года)

Второе поколение ЭВМобязано своим появлением транзисторам, изобретённым в 1948 году. Транзисторы полностью заме­нили в качестве активных элементов электронные лампы. В отличие от ламповых, ЭВМ на транзисторах отличались большим быстродействием, ём­костью оперативной памяти, надёж ностью, меньшим потреблением элект­роэнергии, значительно лучшими массогабаритными характеристиками. Большой прогресс вы­звало применение печатного монтажа. Повысилась надёжность и быстро­действие электромеханических устройств ввода-вывода. Особенностью ЭВМ второго поколения стала их дифференциация по применению. Появи­лись машины для решения научно-технических, экономических задач, управления производственными процессами и объектами (управляю­щие машины). Возникло новое понятие "машина для обработки данных". В от­личие от ЭВМ для научно-технических расчётов эта машина обладала свойствами хранения (накопления, запоминания) больших объёмов инфо­рмации, тогда как процесс обработки (вычислительные операции) от­ступал на второй план.

Появление быстродействующих устройств ввода (способных пропускать до 1000 перфокарт в минуту), алфавитно-цифровых печатающих устройств

Таблица 2.1.

Поколение ЭВМ	Предшествующие научные открытия	Год начала этапа	Элементная база	Назначение или тип	Новые свойства	Программное обеспечение
	1879 – изобретена электронная лампа, 1913 – триггер.		Электронные лампы	Инженерно-технические расчеты	Программное управление, машинный язык,	Операционная система практически отсутствовала. 1949 г. – создан первый язык программирования Short Code. Языки программирования высокого уровня: Фортран - 1957, Лисп – 1956, Кобол – 1959, АЛГОЛ -1960.
	1947 – изобретен транзистор		Полупроводниковые приборы,	Обработка данных, управление техническими объектами	Языки программирования, широкая периферия	Операционные системы для работы с накопителями на магнитных барабанах и магнитных лентах. Новые языки программирования: Бейсик – 1964, ПЛ/1 – 1964.
	1956 – изобретен жесткий диск, 1958 – 1959 – ИС.		Интегральные микросхемы (ИС)	СуперЭВМ, малые ЭВМ, настольные ЭВМ	Программная совместимость, модульный принцип организации технического и программного обеспечения	Языки программирования: Паскаль – 1967, Симула –1967, ЛОГО – 1968, 1968 – текстовый процессор,
	1967– идея МП на одном кристалле		Микропроцессоры (МП)	Персональные, профессиональные ЭВМ	Децентрализация вычислений	Операционная система UNIX, системы программирования СИ – 1972, ПРОЛОГ – 1978, 1973 – операционная система для ПК СР/М.
			Сверхбольшие интегральные схемы	Экспертные системы	Искусственный интеллект	1981 - операционная система – MS-DOS, языки программирования Ада –1979, СИ ++ - 1980, HTML – 1989, ДЕЛФИ – 1995, Ява – 1995
Задача разработки ЭВМ пятого поколения сформулирована в 1979 году в Японии. Ведутся разработки. Имеются элементы с биологическими принципами обработки информации. Проводятся научные исследования.

Дата добавления: 2014-01-06