История ЭВМ

Компьютеры проектировались  на основе интегральных схем малой  степени интеграции (МИС - 10-100 компонентов  на кристалл) и средней степени  интеграции (СИС - 10-1000 компонентов на кристалл). Появилась идея, которая  и была реализована, проектирования семейства компьютеров с одной  и той же архитектурой, в основу которой положено главным образом  программное обеспечение. В конце 60-х появились мини-компьютеры. В 1971 году появился первый микропроцессор. Быстродействие компьютеров 3-го поколения  достигло порядка 1 млн. оп. /сек.

В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Начиная с ЭВМ 3-го поколения, традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Хотя машины одной серии сильно отличались друг от друга по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM. Странами СЭВ были выпущены ЭВМ единой серии "ЕС ЭВМ": ЕС-1022, ЕС-1030, ЕС-1033, ЕС-1046, ЕС-1061, ЕС-1066 и др. К ЭВМ этого поколения также относится "IВМ-370", "Электроника-100/25", "Электроника-79", "СМ-3", "СМ-4" и др.

Для серий ЭВМ было сильно расширено программное обеспечение (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы  и т.д.). В 1969 году одновременно появились  операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Четвертое поколение ЭВМ

(1974 - 1982 гг.)

1. Тип ЭВМ – мини-ЭВМ.
2. Цель использования компьютера - управление и экономические расчеты.
3. Режим работы компьютера – разделение времени.
4. Интеграция данных – высокая.
5. Основные средства наложения информации - перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, магнитные диски.
6. Ключевые решения  в обработке  информации – интерактивные ОС, структурированные ЯП,  
   компьютерные сети.
7. Тип пользователя – программисты.
8. Расположение пользователя – терминальный зал.

 

В компьютерах четвертого поколения (1974-1982 гг.), использование  больших интегральных схем (БИС - 1000-100000 компонентов на кристалл) и сверхбольших интегральных схем (СБИС - 100000-10000000 компонентов на кристалл), увеличило их быстродействие до десятков и сотен млн. оп. /сек.

Началом данного поколения  считают 1975 год - фирма Amdahl Corp. выпустила шесть компьютеров AMDAHL 470 V/6, в которых были применены БИС в качестве элементной базы. Стали использоваться быстродействующие системы памяти на интегральных схемах - МОП ЗУПВ емкостью в несколько мегабайт. В случае выключения машины данные, содержащиеся в МОП ЗУПВ, сохраняются путем автоматического переноса на диск. При включении машины запуск системы осуществляется при помощи хранимой в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) программы самозагрузки, обеспечивающей выгрузку операционной системы и резидентного программного обеспечения в МОП ЗУПВ.

Развитие ЭВМ 4-го поколения  пошло по 2 направлениям: 1-ое направление - создание суперЭВМ - комплексов многопроцессорных  машин. Быстродействие таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации. Сюда входят комплексы ILLIAS-4, CRAY, CYBER, "Эльбрус-1", "Эльбрус-2" и др. Многопроцессорные вычислительные комплексы (МВК)"Эльбрус-2" активно использовались в Советском Союзе в областях, требующих большого объема вычислений, прежде всего, в оборонной отрасли.

2-ое направление - дальнейшее  развитие на базе БИС и СБИС  микро-ЭВМ и персональных ЭВМ  (ПЭВМ). Первыми представителями  этих машин являются компьютеры  фирмы Apple, IBM - PC (XT, AT, PS /2), отечественные "Искра", "Электроника", "Мазовия", "Агат", "ЕС-1840", "ЕС-1841" и др. Начиная с этого поколения ЭВМ стали называть компьютерами. Программное обеспечение дополняется базами и банками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пятое поколение

1. Тип ЭВМ – ПК в сети.
2. Цель использования компьютера – телеком- 
   муникации, информационное обслуживание.
3. Режим работы компьютера – сетевая обработка.
4. Интеграция данных – сверхвысокая.
5. Основные средства наложения информации – оптические, гибкие, жесткие диски.
6. Ключевые решения  в обработке  информации – коллективный доступ к информационным                 ресурсам, информационная безопасность.
7. Тип пользователя – мало обученные пользователи.
8. Расположение пользователя – произвольное, мобильное.

 

ЭВМ пятого поколения - это  ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения  ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут  созданы принципиально новые  компьютеры, ориентированные на решение  задач искусственного интеллекта. С  помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось  вплотную подойти к решению одной  из основных задач этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки  знаний. Коротко говоря, для компьютеров  пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить  на "почти естественном" языке, что от них требуется.

Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а  созданные на их базе устройства с  элементами искусственного интеллекта.

Для увеличения памяти и  быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры.

Для ЭВМ пятого поколения  ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером.

К сожалению, японский проект ЭВМ пятого поколения повторил трагическую  судьбу ранних исследований в области  искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены впустую, проект прекращен, а разработанные устройства по производительности оказались не выше массовых систем того времени. Однако, проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт по методам представления знаний и параллельного логического вывода сильно помогли прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом.

Уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного  или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволяет общаться с компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области.

Многие успехи, которых  достиг искусственный интеллект, используют в промышленности и деловом мире. Экспертные системы и нейронные  сети эффективно используются для задач  классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и т.д.). Добросовестно служат человеку генетические алгоритмы (используются, например, для оптимизации портфелей в инвестиционной деятельности), робототехника (промышленность, также многоагентные системы. Не дремлют и другие направления искусственного интеллекта, например распределенное представление знаний и решение задач в интернете: благодаря им в ближайшие несколько лет можно ждать революции в целом ряде областей человеческой деятельности.

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2.

 

2.1 Первая страница в истории создания вычислительных машин связана с именем французского философа, писателя, математика и физика Блеза Паскаля. В 1641-42 году он сконструировал механический вычислитель, который позволил складывать и вычитать числа.

 

В 1673 году немецкий ученый Готфрид  Лейбниц построил первую счетную  машину, способную выполнять все  четыре действия арифметики. Она послужила  прототипом арифмометров. На протяжении 19 века было создано много конструкций  арифмометров, повысились их надежность и точность вычислений. Они получили очень широкое распространение.

 

Существенный вклад в  совершенствование счетных машин  внесли ученые и конструкторы России: Якобсон, Слободский, Штоффель, Куммер, Чебышев. В 1878 году русский учёный П. Чебышев предложил счётную машину, выполнявшую сложение и вычитание многозначных чисел.

 

Петербургский инженер Однер изобрел арифмометр с зубчаткой, имеющей переменное число зубьев. Его конструкция оказалась настолько совершенна, (прибор позволял довольно быстро выполнять все четыре арифметических действия) что арифмометры этого типа выпускались с 1873 года в течение почти ста лет. И только в 30-е годы XX столетия в нашей стране был разработан более совершенный арифмометр – “Феликс”. Эти счётные устройства использовались несколько десятилетий.

 

В начале 19 века (1823 – 1834) английский математик Чарльз Беббидж сформулировал  основные положения, которые должны лежать в основе конструкции вычислительной машины принципиально нового типа. Задуманный проект машины содержал все  основные устройства вычислительных машин: память, арифметическое устройство, устройство управления, устройства ввода-вывода. Реализовать проект этой машины не удалось из-за низкого уровня развития машиностроения. Однако вычислительные программы для этой машины были созданы дочерью Джоржа Байрона Адой Лавлейс, которая по праву считается первой программисткой.

 

Только через 100 лет в 40-х  годах 20 века удалось создать программируемую  счетную машину на основе электромеханического реле. Эти машины не успели даже начать выпускать серийно, как появились  первые ЭВМ на основе радиоламп.

 

Первая ЭВМ "Эниак" была создана в США в 1946 г. В группу создателей входил выдающийся ученый 20 века Джон фон Нейман, который и предложил основные принципы построения ЭВМ: переход к двоичной системе счисления для представления информации и принцип хранимой программы. Программу вычислений предлагалось помещать в запоминающем устройстве ЭВМ, что обеспечивало бы автоматический режим выполнения команд и, как следствие, увеличение быстродействия ЭВМ.

 

Одновременно над проектами  ЭВМ работали в Англии и России, где первая ЭВМ, получившая название МЭСМ (малая электронная счетная  машина) была разработана в 1950 году, а первая большая ЭВМ - БЭСМ в 1952г. С этого момента началось бурное развитие вычислительной техники. Можно  выделить пять этапов в развитии электронных  вычислительных машин.

40-50 годы 20 века - первые ЭВМ  в США и СССР;

50-60 годы 20 века - первые языки  программирования;

60-70 годы 20 века - первые АСУ,  САПР, ЕС ЭВМ; 

70-80 годы 20 века - первые персональные  компьютеры;

80-90 годы 20 века - массовое  применение персональных компьютеров.

 

 

 

 

 

 

2.2 Развитие ЭВМ в СССР связано с именем Сергея Александровича Лебедева.В первые послевоенные годы Сергей Александрович Лебедев был директором Института электротехники АН Украины и по совместительству руководил лабораторией Института точной механики и вычислительной техники АН СССР. В этих научных организациях и была начата разработка первых действующих ЭВМ. Нашим ученым было известно о создании в США машины ENIAC – первой в мире ЭВМ с электронными лампами в качестве элементной базы и автоматическим программным управлением. В 1948-49 годов в Англии появились вычислительные машины с хранимыми в памяти программами. Сведения о разработках на Западе поступали отрывочные, и, естественно, документация по первым ЭВМ была недоступна нашим специалистам.

Лебедев начал работу над своей  машиной в конце 1948 года. Разработка велась под Киевом, в секретной  лаборатории в местечке Феофания. Независимо от Джона фон Неймана Лебедев выдвинул, обосновал и реализовал в первой советской машине принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой. Малая электронная счетная машина (МЭСМ) – так называлось детище Лебедева и сотрудников его лаборатории – занимала целое крыло двухэтажного здания и состояла из 6 тысяч электронных ламп. Ее проектирование, монтаж и отладка были выполнены в рекордно быстрый срок – за 2 года, силами всего лишь 12 научных сотрудников и 15 техников. Те, кто создавал первые вычислительные машины, были одержимы своей работой, и это вполне объяснимо. Несмотря на то, что МЭСМ по существу была лишь макетом действующей машины, она сразу нашла своих пользователей: к первой ЭВМ выстраивалась очередь киевских и московских математиков, задачи которых требовали использования быстродействующего вычислителя.

В своей первой машине Лебедев реализовал основополагающие принципы построения компьютеров, такие как:

 

·     наличие арифметических устройств, памяти, устройств ввода/вывода и управления;

 

·     кодирование и хранение программы в памяти, подобно числам;

 

·     двоичная система счисления  для кодирования чисел и команд;

 

·     автоматическое выполнение вычислений на основе хранимой программы;

 

·     наличие как арифметических, так и логических операций;

 

·     иерархический принцип  построения памяти;