72822

Поколения компьютеров - история развития вычислительной техники

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты.

Русский

2014-11-30

50.5 KB

0 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 2

Поколения компьютеров - история развития вычислительной техники

В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты.

Можно выделить общие тенденции развития компьютеров:

  1.  Увеличение количества элементов на единицу площади.
  2.  Уменьшение размеров.
  3.  Увеличение скорости работы.
  4.  Снижение стоимости.
  5.  Развитие программных средств, с одной стороны, и упрощение, стандартизация аппаратных – с другой.

Нулевое поколение. Механические вычислители

(Рис.1) Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.

В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.

В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.

Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)

Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду. (Рис.2)

Особенности:

  •  Поскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры.
  •  Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы.
  •  Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы.

Примеры компьютеров:

Колоссус – секретная разработка британского правительства (в разработке принимал участие Алан Тьюринг). Это первый в мире электронный компьютер, хотя и не оказавший влияние на развитие компьютерной техники (из-за своей секретности), но помог победить во Второй мировой войне.

Эниак. Создатели: Джон Моушли и Дж. Преспер Экерт. Вес машины 30 тонн. Минусы: использование десятичной системы счисления; множество переключателей и кабелей.

Эдсак. Достижение: первая машина с программой в памяти.

Whirlwind I. Слова малой длины, работа в реальном времени.

Компьютер 701 (и последующие модели) фирмы IBM. Первый компьютер, лидирующий на рынке в течение 10 лет.

Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)

Быстродействие: сотни тысяч операций в секунду.

(рис.3) По сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра.

Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея.

Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров.

Компьютер 6600 фирмы CDC, который разработал Сеймур Крей, имел преимущество над другими компьютерами того времени – это его быстродействие, которое достигалось за счет параллельного выполнения команд.

Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)

Быстродействие: миллионы операций в секунду. (Рис. 4)

Интегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.

Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи).

Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Впервые большое внимание совместимости уделила компания IBM.

Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора).

Дальнейшее развитие миникомпьютеров (PDP-11).

Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

Быстродействие: сотни миллионов операций в секунду.  (Рис. 5)

Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией.

В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel.

Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.

Пятое поколение?

Сюда относят неудавшийся проект Японии (хорошо описан в Википедии). Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры.

Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двухядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77683. SATA 428.5 KB
  Теоретически ST 150 и ST 300 устройства должны быть совместимы как ST 300 контроллер и ST 150 устройство так и ST 150 контроллер и ST 300 устройство за счёт поддержки согласования скоростей в меньшую сторону однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы например на НЖМД фирмы Segte поддерживающих ST 300 для принудительного включения режима ST 150 предусмотрен специальный джампер. Разъём питания ST подаёт 3 напряжения питания: 12 В 5 В и 33 В; однако современные устройства могут...
77685. Устройство накопителя на жестких магнитных дисках 1.79 MB
  Головка чтения/записи в любом дисковом накопителе состоит из U-образного ферромагнитного сердечника и намотанной на него катушки (обмотки), по которой может протекать электрический ток. При пропускании тока через обмотку в сердечнике (магнитопроводе) головки создается магнитное поле. При переключении направления протекающего тока полярность магнитного поля также изменяется. В сущности, головки представляют собой электромагниты
77686. ОРГАНИЗАЦИЯ ЖЕСТКИХ ДИСКОВ 1.12 MB
  Функции BIOS для работы с жесткими дисками. Проблемы BIOS при работе с большими дисками. Структурная схема жесткого диска. Вдоль каждой поверхности каждого диска синхронно перемещаются магнитные головки обеспечивающая чтение и запись информации.
77687. Устройство жесткого диска 376 KB
  Накопитель на жестких магнитных дисках состоит из четырех главных элементов, каждый из которых вносит свой вклад в его общие характеристики. НЖМД состоит из собственно носителя (пакета дисковых пластин - платтеров, вращающихся наоси)
77688. Характеристики Жестких дисков 144.5 KB
  За 45 лет прошедших с момента появления первых устройств магнитного хранения данных поверхностная плотность записи выросла более чем в пять миллионов раз. Емкость накопителя С декабря 1998 года Международная электротехническая комиссия МЭК занимающаяся стандартизацией в области электротехники представила в качестве официального стандарта систему названий и символов единиц измерения для использования в области обработки и передачи данных. На основании этого значения можно сделать вывод об эффективности того или иного способа записи...
77689. Физические основы магнитной записи сигналов 37 KB
  Эти объемы называемые доменами обладают магнитным моментом самопроизвольной намагниченностью даже при отсутствии внешнего намагничивающего поля. Для ферромагнетиков характерен гистерезис при перемагничивании внешним магнитным полем то есть запаздывание изменений намагниченности вещества при изменении намагничивающего поля. 1 приведена основная характеристика ферромагнетиков зависимость магнитной индукции В от напряженности Н намагничивающего поля так называемая петля гистерезиса. Петля гистерезиса ферромагнетика и ее особые точки Если...
77690. Способы кодирования данных 121 KB
  Эти моменты изменения полярности называются сменой знака. Каждая смена знака приводит к тому что считывающая головка выдает импульс напряжения; именно эти импульсы устройство регистрирует во время чтения данных. Но при этом считывающая головка генерирует не совсем тот сигнал который был записан; на самом деле она создает ряд импульсов каждый из которых соответствует моменту смены знака. Это устройство преобразует двоичные данные в электрические сигналы оптимизированные в аспекте размещения зон смены знака на дорожке записи.
77691. Аппаратная реализация RLL-кодирования 56.5 KB
  Наибольшее распространение по крайней мере для жестких дисков PC получило так называемое кодирование с ограниченной длиной отрезка или RLLкодирование. Математики и инженеры считают способ 27 RLL разновидностью записи с групповым кодированием Groupoded Recording GCR. Обычная форма способа 27 RLL относится к кодированию GCR с переменной длиной.