ЭЕМ-нің даму тарихы. ЭЕМ-нің буындары

Жоспар

 

І. Кіріспе 
 
ІІ.Негізгі бөлім 
1. ЭЕМ-нің даму тарихы. ЭЕМ-нің буындары 
2. Қазіргі замнғы ЭЕМ-нің түрлері 
ІІІ.Қорытынды 
ІV.Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Есептеуіш техниканың даму тарихы ең алғашқы пайда болған есептеу құралы есепшот болып  табылады. Кейбір деректерге сүйенсек, есепшоттың жасы 2000-5000 жылдар шамасында, ал пайда болған жері ертедегі Қытай немесе ертедегі Египет, тіпті ежелгі Греция болуы да мүмкін. Бұл санау құралын гректер мен Батыс-Еуропалықтар «абак» деп, қытайлықтар «суан-пан», жапондықтар «серобян» деп атаған. Бұл құралмен есептеулер оның шұңғыл тақтада орналасқан тастарын жылжыту арқылы жүргізілген. Тастар піл сүйегінен, түрлі түсті шынылардан, қоладан жасалды. Осындай есепшоттар қайта өркендеу дәуіріне дейін пайдаланылып келді. Оның жетілдірілген түрі осы күнге дейін қолданылып келеді.  
XVII ғасырдың басында шотландиялық математик Джон Непер логарифм түсінігін енгізді және логарифм кестесін жариялады. Ал 1761 жылы ағылшын Д.Робертсон жүгіртпесі бар навигациялық есептеулер жүргізуге арналған логарифм сызғышын жасады. Мұндай құрал жасау идеясын 1660 жылдары Исаак Ньютон ұсынған болатын. Соңғы кезге дейін логарифм сызғыштары инженерлердің бірден-бір есептеуіш құралы болып келді, бірақ өткен ғасырдың екінші жартысында пайда болған электронды калькуляторлар оларды қолданудан ығыстырды.  
1642 жылы француз математигі Блез Паскаль он тоғыз жасында дүние жүзінде бірінші рет қосу машинасы деген атпен белгілі, жетектер мен дөңгелектерден тұратын механикалық есептеу машинасын құрастырды. Паскальдың машинасында көпорынды сандарды қосу мүмкін болды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭЕМ-нің даму тарихы. ЭЕМ-нің  буындары.

 
Төрт арифметикалық амалдарлы  автоматты түрде орындайтын бірінші  машина XVII ғасырда пайда болды. 1623 жылы сандарды қосып не азайтып қана қоймай, оларды кейде көбейтіп және бөле алатындай машинаны өнертапқыш Вильгельм Шиккард жасап шығарды.  
1642 жылы француздың философы және ғалымы Блез паскаль кеңсенің есептерін механикалық тұрғыдан есептеуге арналған арифмометр жасады.  
1674 жылы немістің философы және математигі Готфрид Лейбниц Паскаль машинасының мүмкіндігін кеңейтті. Ол жасаған "Лейбництің тісті дөңгелегі" деп аталатын машинасы екілік санау жүйесінде көбейту, бөлу және түбір табу амалдарын орындайтын еді.  
XIX ғасырда ағылшын математигі Ч.Бэббидж "Аналитикалық машина" деп аталатын программаланатын автоматты есептеу құрылғысының нұсқасын жасады. Программалар кодталып перфокарталарға түсірілді. Бұл әдісті Бэббидж тоқыма станоктарындағы амалдарды бақылауға алғаш пайдаланған француз өнертапқышы Ж.Жаккардтан алды.  
Бэббидждің ойынша бұл командалар жұбын және мәліметтерден тұратын топтарын бірте-бірте енгізгенде автоматты түрде әр түрлі есептеулер орындауы тиіс еді. Картадағы тесіктердің орналасу тәртібін және карталардың келу ретін өзгертіп, есептеу ретін өзгертуге болатын еді (басқаруды шартты түрде беру идеясы!).  
Жобаның меценаты (қамқоршысы) – белгілі ақын Джорж Байронның қызы графиня Ада Лавлейс (Ada Lovelace) осы "аналитикалық машинаның" программисті болды. Ондық жүйенің орнына екілік жүйені қолдану қажеттілігіне Бэббидждің көзін жеткізген сол Ада Лавлейс болды. Ол осы күнге дейін көкейтесті болып келетін программалаудың негізгі принциптерін жасады. Оның құрметіне 1979 жылы жасап шығарған алгоритмдік тіл Ada – деп аталды.  
ХІХ ғасырдың екінші жартысында Герман Холлерит перфокарталарды сұрыптауға және санауға арналған бірінші электромеханикалық машинаны жасап шығарды. Табулятор деп аталатын бұл машина реледен, санағыштан және сұрыптаушы жәшіктен тұрды. Бұл машина 1890 жылы Америкада тұрғындардың санағын өңдеуге қолданылды. Холлерит 1896 жылы әйгілі IBM фирмасының негізі болатын фирманы ашты.  
Екінші дүниежүзілік соғыс есептеу құрылғыларын және оларды өндіру технологиясын жетілдіруге дем берді. 1944 жылы Говард Айкен IBM-нің бір топ зерттеушілері релелік логикалық элементтерге негізделген электрлік есептеуіш машинасын жасады.  
1943 жылдан 1946 жылға дейін Пенсильвания қаласындағы (АҚШ) университетте ENIAK деп аталатын түгелімен бірінші электронды – цифрлық ЭЕМ құрастырылды. Машина 30 тонна тартты, 200 кв.м. жерді алып жатты, 18 мың лампадан тұрды. Оның жұмыс істеуінде ондық жүйе қолданылды. Программадағы командалар қолмен енгізілді; программаны енгізгеннен кейін орындалу тәртібі тек бүкіл программа орындалып болғаннан кейін ғана өзгертуге болатын еді. Әрбір жаңа программа ажыратқыштарды және алынып-салынатын коммуникацияларды орнату арқылы жүзеге асатын жаңа сигналдар комбинациясын қажет етті. Нәтижесінде ең қарапайым программаны құрып, орындау үшін өте көп уақыт қажет болды.  
ENIAK машинасында программалаудағы қиындықтар осы жобаның бұрынғы консультанты Джон фон Нейманның (1903-1957) ЭЕМ архитектурасын жасаудың жаңа принциптерін жасауына түрткі болды. Ол программаны, басқару командаларының тізбегін ЭЕМ-нің жадысында сақтауды ұсынды. Өз баяндамасында фон Нейман компьютердің бес базалық элементін атап көрсетті: арифметикалы-логикалық құрылғы (АЛҚ), басқару құрылғысы (БҚ), есте сақтау құрылғысы (ЕСҚ), ақпаратты енгізу және шығару құрылғылары. ЭЕМ-нің осы құрлысын фон Нейман архитектурасы деп атау келісілген.  
Бұл принциптер жаңа EDVAC ЭЕМ-де жасалды. Мұнда екілік арифметика қолданылды, негізгі жады 102444 - разрядты сөзді сақтай алатын болды. Бұл ЭЕМ 1951 жылы пайдалануға берілді.  
ЭЕМ-нің буындары түсінігі есептеуіш машиналарының даму тарихымен тығыз байланысты, яғни қолданылатын элементтік базасы бойынша анықталады.  

ЭЕМ-нің бірінші буыны (1949-1958ж.)  

 1. 1949ж. Морис Уилкс (Англия) алғашқы EDVAC компьютерін жасады. Бұл жадында сақталған бағдарламалары бар әмбебап ЭЕМ цифрлық электрондық есептеуіш әмбебап машиналарының алғашқы буындарына жол салды.  

2. XX-ғасырдың 40-50 жылдары ЭЕМ өте  үлкен және қарапайым болды.  Элементтік база ретінде электрондық шамдар мен реле қолданылды: жедел (оперативтік) жад триггерлерде, кейін ферриттік жүрекшелерде; шапшаңдығы – секундына 5-30 мың арифметикалық амалдар болды. Мұндай ЭЕМ-дер үшін бағраламалар машиналық кодтарда жүргізіледі, кейінірек автокодтар мен ассемблер пайда болды. Бұл ЭЕМ ғылыми-техникалық есептеулер жүргізу үшін қолданылды. Осы типті машиналарға EDSAC, ENIAC, UNIVAC, БЭСМ, Урал жатады.

ЭЕМ-нің екінші буыны (1955-1963).  

1. 1948ж. – транзистор ойлап табылды және 50-ші жылдардың екінші жартысында транзисторлы ЭЕМ-дер пайда болды.

2. 1959ж., - АҚШ-та екінші буынның RCA-501 ЭЕМ-і құрылды

3. 1960ж., - IBM 7090 LARC

4. 1961ж., - Stretsh

5. 1962ж., - ATLAS

6. Ал ССРО-да 2-ші буынның ЭЕМ-дері: РАЗДАН, НАИРИ, МИР, МИНСК, Урал-11, М-220, БЭСМ-4, М-4000 сияқты машиналар шығарылды.  

 2-ші буынның ЭЕМ-і транзисторлы (жартылай өткізгіштер) элементтік базасымен, өте кішкене ферриттік жүрекшелері бар жедел жадымен 512 Кбайт көлемімен секундына 3000000 амал өнімділігімен сипатталады. Олар функционал операциялар (бөлінген уақыт режимі) мен мульти-бағдарламалар режимін біріктіруді, яғни орталық процессор мен енгізу-шығару арналарының қатар жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Өлшемі бойынша ЭЕМ-дер кіші, орта, үлкен және арнайы түрлерге бөлінеді. ЭЕМ-нің жетілдіруімен қатар бағдарламалық жабдықтамалар дамыды, алгоритмдік бағдарламалау тілдері, АБЖ, диспетчерлер пайда болды.  

 ЭЕМ-нің үшінші буыны (1964-1976ж.).  

1. 1958ж. – Джек Килби бірнеше транзисторды бір пластинаға қалай орналастыру керек екенін ойлап тапты.

2. 1959ж. – Роберт Нойд ең алғашқы ЭЕМ-і деп IBM/360 модельдерінің сериясын (1964ж. АҚШ) санауға болады.

3. ЭЕМ-нің үшінші буынына РДР-8 (бірінші мини-компьютер, ол 1965ж. Құрылды және құны 20 мың $ болды) РДР-11, В-3500, EC-ЭЕМ сериясы жатқызуға болады. ЭЕМ-нің үшінші буыны интегралдық схемалы (ИС) және жартылай үлкен схемала (YC) жартылай өткізгіш интегралдық схемадағы жедел жад құрылғысымен, 16Мб көлемімен, секундына 30 млн. Операция өнімділікпен сипатталады. Өлшемі бойынша ЭЕМ үлкен, орташа, мини және микро болып бірнеше түрге бөлінеді. Бұл буынның типтік модельдері – EC-ЭЕМ, СМ-ЭЕМ, IBM/360, РДР, VAX.  

 ЭЕМ-нің үшінші буынына тән ерекшелік – бұл операциялық жүйесінің болуы, мульти-бағдарламалау мен ресурстарды (шалғай құрылғыларды), ЭЕМ-нің өзінің аппараттық бөлігін немесе тікелей операциялық жүйені басқару мүмкіндігінің пайда болуы. ЭЕМ-дегі бағдарламалық жабдықтама ОЖ, ҚБӨ, ДББЖ, АБЖ, жоғары дәрежелі алгоритмік тілдердің (ПЛ-1, АЛГОЛ; КОБОЛ...) пайда болуымен күрделіленеді.  

 ЭЕМ-нің төртінші буыны (1977 – қазіргі кез):  

1. Төртінші буынның ЭЕМ-дерінің ең алғашқы танымал сериясы IBM/370. Төртінші буынның ЕТ-нің конструктивті-технологиялық негізі үлкен интегралды схема (YИС) және өте үлкен интегралды схема (ӨҮИС), олар 70-80 жылдары құрылған, шапшаң жадтайтын құрылғылар болды. ЭЕМ ЯВА-ны тиімді пайдалануға, қиыншылықтары бар программистер үшін бағдарламалау процесін жеңілдетуге есептеліп шығарылады. Төртінші буынның машиналарының паркін микро-ЭЕМ-ге, ДК-ге, мини-ЭЕМ-ге,  
Төрт арифметикалық амалдарлы автоматты түрде орындайтын бірінші машина XVII ғасырда пайда болды. 1623 жылы сандарды қосып не азайтып қана қоймай, оларды кейде көбейтіп және бөле алатындай машинаны өнертапқыш Вильгельм Шиккард жасап шығарды.  
1642 жылы француздың философы және ғалымы Блез паскаль кеңсенің есептерін механикалық тұрғыдан есептеуге арналған арифмометр жасады.  
1674 жылы немістің философы және математигі Готфрид Лейбниц Паскаль машинасының мүмкіндігін кеңейтті. Ол жасаған "Лейбництің тісті дөңгелегі" деп аталатын машинасы екілік санау жүйесінде көбейту, бөлу және түбір табу амалдарын орындайтын еді.  
XIX ғасырда ағылшын математигі Ч.Бэббидж "Аналитикалық машина" деп аталатын программаланатын автоматты есептеу құрылғысының нұсқасын жасады. Программалар кодталып перфокарталарға түсірілді. Бұл әдісті Бэббидж тоқыма станоктарындағы амалдарды бақылауға алғаш пайдаланған француз өнертапқышы Ж.Жаккардтан алды.  
Бэббидждің ойынша бұл командалар жұбын және мәліметтерден тұратын топтарын бірте-бірте енгізгенде автоматты түрде әр түрлі есептеулер орындауы тиіс еді. Картадағы тесіктердің орналасу тәртібін және карталардың келу ретін өзгертіп, есептеу ретін өзгертуге болатын еді (басқаруды шартты түрде беру идеясы!).  
Жобаның меценаты (қамқоршысы) – белгілі ақын Джорж Байронның қызы графиня Ада Лавлейс (Ada Lovelace) осы "аналитикалық машинаның" программисті болды. Ондық жүйенің орнына екілік жүйені қолдану қажеттілігіне Бэббидждің көзін жеткізген сол Ада Лавлейс болды. Ол осы күнге дейін көкейтесті болып келетін программалаудың негізгі принциптерін жасады. Оның құрметіне 1979 жылы жасап шығарған алгоритмдік тіл Ada – деп аталды.  
ХІХ ғасырдың екінші жартысында Герман Холлерит перфокарталарды сұрыптауға және санауға арналған бірінші электромеханикалық машинаны жасап шығарды. Табулятор деп аталатын бұл машина реледен, санағыштан және сұрыптаушы жәшіктен тұрды. Бұл машина 1890 жылы Америкада тұрғындардың санағын өңдеуге қолданылды. Холлерит 1896 жылы әйгілі IBM фирмасының негізі болатын фирманы ашты.  
Екінші дүниежүзілік соғыс есептеу құрылғыларын және оларды өндіру технологиясын жетілдіруге дем берді. 1944 жылы Говард Айкен IBM-нің бір топ зерттеушілері релелік логикалық элементтерге негізделген электрлік есептеуіш машинасын жасады.  
1943 жылдан 1946 жылға дейін Пенсильвания қаласындағы (АҚШ) университетте ENIAK деп аталатын түгелімен бірінші электронды – цифрлық ЭЕМ құрастырылды. Машина 30 тонна тартты, 200 кв.м. жерді алып жатты, 18 мың лампадан тұрды. Оның жұмыс істеуінде ондық жүйе қолданылды. Программадағы командалар қолмен енгізілді; программаны енгізгеннен кейін орындалу тәртібі тек бүкіл программа орындалып болғаннан кейін ғана өзгертуге болатын еді. Әрбір жаңа программа ажыратқыштарды және алынып-салынатын коммуникацияларды орнату арқылы жүзеге асатын жаңа сигналдар комбинациясын қажет етті. Нәтижесінде ең қарапайым программаны құрып, орындау үшін өте көп уақыт қажет болды.  
ENIAK машинасында программалаудағы қиындықтар осы жобаның бұрынғы консультанты Джон фон Нейманның (1903-1957) ЭЕМ архитектурасын жасаудың жаңа принциптерін жасауына түрткі болды. Ол программаны, басқару командаларының тізбегін ЭЕМ-нің жадысында сақтауды ұсынды. Өз баяндамасында фон Нейман компьютердің бес базалық элементін атап көрсетті: арифметикалы-логикалық құрылғы (АЛҚ), басқару құрылғысы (БҚ), есте сақтау құрылғысы (ЕСҚ), ақпаратты енгізу және шығару құрылғылары. ЭЕМ-нің осы құрлысын фон Нейман архитектурасы деп атау келісілген.  
Бұл принциптер жаңа EDVAC ЭЕМ-де жасалды. Мұнда екілік арифметика қолданылды, негізгі жады 102444 - разрядты сөзді сақтай алатын болды. Бұл ЭЕМ 1951 жылы пайдалануАлғашқы ЭЕМ-ң құрылуы мен шығуы информатиканың ғылым ретінде даму тарихына жол ашты, мұндай байламның бірнеше себебі бар. Біріншіден, «Информатика» термині есептеу техникасының дамуымен тығыз байланысты, және алғашында есептеулер туралы ғылым ретінде түсінілді. Екіншіден, информатиканың жеке ғылым болып бөлініп шығуына есептеу техникасындағы өңделетін және сақталатын ақпараттардың ортақ көрсетім пішімдері сияқты маңызды қасиеті әсер етті. Барлық ақпараттар түріне тәуелсіз бір жүйеде, яғни екілік пішімде сақталатыны және өңделетіні есептеу техникасының информатиканың ғылым болып қалыптасуында белсенді рөл атқаруына себепші болды.

Қазіргі заманда информатика кешенді ғылыми – техникалық ғылым. Информатика деген аталымға есептеу техникасын құру және жасау мәселелерін, оны пайдалану заңдылықтарын, ғылыми ақпараттың құрылымы мен қасиеттерін, оны алу, өңдеу, жеткізу және адам өмірінің барлық салаларында қолдану заңдылықтарын зерттейтін пәндер кіреді. Олар – есептеу техникасы мен жүйелерінің архитектурасы, аппараттық және программалық жасақтамалар, алгоритмдеу және программалау, жасанды интеллект, есептеу тораптары мен желілері және т.с.с.

Информатиканың дамуында есептеу техникасы маңызды роль атқарады. Информатиканың CC ғасырдың ортасында ғылыми бағыт ретінде  пайда болуы ақпаратты сақтауға және түрлендіруге бағытталған ЭЕМ-дің шығуымен тығыз байланысты. ЭЕМ пайда болуы, олардың өте тез дамуымен адам өміріне кеңінен ене бастауы жаңа “есептеу техникасы” деп аталатын ғылыми — техникалық бағыттың қалыптасуына әкелді. Есептеу техникасының түрлеріне:

- электрондық есептеуіш машиналар (ЭЕМ-дер );

- есептеу жүйелері;

- есептеу желілері

жатады. Есептеу техникасы мамандары есептеу машиналарының жаңа құрылымдарын және жұмыс істеу принциптерін құрастырады, олардың элементарлық базасының сапасын жақсартады және түрлендіреді, компьютерлік желілер құрады және т.б. Мұндай мамандардың қызметі информатика және программалаумен тығыз байланысты.

Есептеу техникасы мен оның мамандары үшін теоретикалық информатиканың негізгі есептері ірге болып табылады, ол программалық жабдық құрушы программалаушыларсыз ешқандай ЭЕМ жұмыс істемейді. Сондықтан қолданбалы информатика бөлімінде есептеу құралдарын зерттеу маңызды мәселе болып табылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер: 
 
1. Балапанов Е.Қ., Бөрібаев Б., Дәулетқұлов А.Б. Информатикадан 30 сабақ. Алматы: Шартарап, 1998 ж  
2. Алексеев А.П. Информатика 2002. - М.: СОЛОН-Р, 2002. 
3. Информатика: Учеб. пособие для студ.пед.вузов / А.В.Могилев, Н.И.Пак, Е.К.Хеннер; Под ред.Е.К.Хеннера. – 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2003.