Принципи побудови ЕОМ першого покоління

Сумський національний аграрний університет

Кафедра кібернетики  та інформатики

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  Реферат

 

Тема: “ Принципи побудови ЕОМ першого покоління ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконала студентка

1-го курсу  групи 1201-02

факультету  економіки

та менеджменту

Подьячева Анастасія  Ігорівна

 

Перевірила  Логвіненко В.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Суми 2013

Зміст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Комп'ютери з'явилися  дуже давно в нашому світі, але  тільки останнім часом їх почали так  посилено використовувати в багатьох галузях людського життя. Ще десять років тому було рідкістю побачити який-небудь персональний комп'ютер - вони були, але були дуже дорогі, і навіть не кожна фірма могла мати в себе в офісі комп'ютер. А тепер? Тепер у кожнім третьому будинку є комп'ютер, що уже глибоко ввійшов у життя самих мешканців будинку.

Сама ідея створення  штучного інтелекту з'явилася давним-давно, але тільки в XX сторіччі її почали здійснювати. Спочатку з'явилися величезні комп'ютери, що були частіше розміром з величезний будинок. Використання таких махин, як ви самі розумієте, було не дуже зручно. Але що поробиш? Але світ не стояв на одному місці еволюційного розвитку - мінялися люди, мінялося їхнє середовище обитания, і разом з нею мінялися і самі технології, усе більше удосконалюючи. І комп'ютери ставали усе менше і менше по своїх розмірах, поки не досягли сьогоднішніх розмірів.

За час, що пройшов  з 50-х років, цифрова ЕОМ перетворилася з «чарівного», але при цьому дорогого, унікального і перегрітого накопичення електронних ламп, проводів і магнітних сердечників у невелику по розмірах машину - персональний комп'ютер - малюсіньких напівпровідникових приладів, що складається з мільйонів, що упаковані в невеликі пластмасові коробочки.

У результаті цього перетворення комп'ютери стали застосовуватися  всюди. Але це тільки мала частина  можливостей сучасних комп'ютерів. Більш того, бурхливий прогрес  напівпровідникової мікроелектроніки, що представляє собою базу обчислювальної техніки, свідчить про те, що сьогоднішній рівень, як самих комп'ютерів, так і областей їхнього застосування є лише слабкою подобою того, що наступить у майбутньому.

Мета цього реферату - простежити процес розвитку обчислювальної техніки від самих її джерел до нашого часу.

Обчислювальна техніка: від джерел до поколінь ЕОМ

Необхідність в обчисленнях  завжди була нерозривно зв'язана з  практичною діяльністю людини. Поняття  числа виникло задовго до того, як з'явилася писемність. Люди дуже повільно і важко училися вважати, передаючи свій досвід з покоління в покоління. В міру росту потреб в обчисленнях і розвитку методів обчислень виникали і розвивалися пристосування для рахунка.

Найдавнішим рахунковим інструментом, що сама природа предоставила в розпорядження людини, була його власна рука. Для полегшення рахунка люди стали використовувати пальці - спочатку однієї руки, потім обох, а в деяких племенах і пальці ніг. Рахунок на пальцях використовувався дуже довго - час його виникнення визначити дуже важко. У XVII в. його прийоми ще викладалися в підручниках. У наш час їм користаються маленькі діти, що осягають поняття числа.

Ранньому розвитку письмового рахунка перешкоджала складність арифметичних дій при існуючих у той час способах запису чисел (римські). Крім того, писати вміли деякі, і був відсутній навчальний матеріал для листа - пергамент почав вироблятися прибл. з II в. до н.е., папірус був занадто доріг, а глиняні таблички незручні у використанні.

Ці обставини пояснюють поява спеціального рахункового приладу - абака, до V в. до н.е. він одержав широке распросранение в Єгипті, Греції, Римі. Абак являв собою дошку з желобками, у яких по позиційному принципі размещелись які-небудь предмети - камінчики, кісточки і т.п. Історики думають, що абак був похідним інструментом купців, оскільки камінчики в желобках відповідали різним грошовим одиницям.

У Древньому Римі абак називався abaculi чи calculi. Латинське слово calculus означає камінчик (відкіля і відбулося слово calculator - перекладати камінчики, підраховувати).

Згодом абак був удосконалений: дошка перетворилася в рамку, камінчики в кульки, желобки в  прутики, - так з'явилися рахівниця. Російська рахівниця виникли  на рубежі XVI - XVII в.в.

З XVII століття в Західній Європі не зовсім мирно існували дві арифметичних школи - абакистов (від абака) і алгоритмиков (від аль Хорезми, великого матеметика й астронома IX в.). Після двох сторіч суперництва перемогли алгоритмики. Однак першим приладом для обчислень був абак, але він не дуже пристосований для розподілу і множення. Тому блискучим досягненням матеметики з'явився винахід логарифмів Джоном Непером (1550-1617), що дало можливість замінити множення і розподіл додаванням і вирахуванням і привело до створення набагато більш зробленого інструмента - логарифмічної лінійки.

Вчисления за допомогою  логарифмічної лінійки вироблялося  швидко, просто, але приблизно. І, отже, вона не годить для точних розрахунків, наприклад, фінансових

Ескіз механічного підсумовуючого пристрою був розроблений ще Леонардо да Вінчі (1452-1519). Перша механічна рахункова машина була виготовлена в 1623 р. професором математики Вільгельмом Шиккардом (1592-1636). Але машина Шиккарда незабаром згоріла під час пожежі, а рукопису Леонардо да Вінчі були виявлені лише в 1967 р. Тому біографія механічних обчислювальних пристроїв ведеться від підсумовуючої машини, виготовленої в 1642 р. Блезом Паскалем (1623-1662), надалі великим математиком і фізиком.

У 1673 р. інший великий  математик, Лейбниц, розробив рахунковий пристрій, на якому вже можна було множити і ділити. З деякими удосконаленнями ці машини, арифмометри, використовувалися донедавна.

Підсумовуючі машини, винайдені в XVII і XVIII в.в. були ненадійні, незручні в роботі і не були ще по-справжньому  необхідними. Лише в XIX в. ріст промисловості, транспорту й і розширення комерційної діяльності банків зробили побудову швидкодіючих і надійних рахункових машин актуальною задачею.

Перша фірма, що спеціалізувалася по випуску рахункових машин, була заснована  в США в 1887 р. У Росії арифмометри стали вироблятися з 1894 р. і використовувалися ок. 70-ти років.

Всі обчислювальні пристрої, про які йшла мова, були ручними. Для виконання кожної операції потрібно було набрати вихідні дані і надати руху рахунковим елементам механізму.

Думка про створення  автоматичної обчислювальної машини, що працювала б сама, без участі людини, уперше була висловлена англійським  математиком Чарльзом Бэббиджем (1781-1864) на початку XIX в. У 1820-1822 р.м. він побудував  машину,що могла обчислювати таблиці значень багаточленів другого порядку. З 1834 р. і до кінця життя Ч. Бэббидж працював над кресленнями униварсальной обчислювальної машини (він називав її аналітичної). Саме він уперше додумався до того, що машина повинна містити пам'ять і керуватися за допомогою програм. Бэббидж хотів побудувати свою машину як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт - карт із щільного папера з інформацією, наносимой за допомогою отворів (вони в той час уже широко використовувалися в ткацьких верстатах). Однак складність розробки чисто механічного устройсва і фінансові труднощі не дозволили йому виготовити працюючий екземпляр.

Сутність ідеї Беббиджа полягала в тім, що машина могла б  автоматично виконати арифметичні  операції, якби їй яким-небудь образом було задано, які операції, з якими числами й у якій послідовності вона повинна виконати. Однак недостатній рівень розвитку техніки привів до того, що ідеї Бэббиджа були здійснені тільки наприкінці 30-х років XX в. у машинах, що працювали на електромагнітних реле.

У 1883 р. Томас Альва  Эдисон, намагаючись продовжити термін служби лампи з вугільною ниткою, ввів у її вакуумний балон платиновий електрод і позитивна напруга, то у вакуумі між електродом і  ниткою протікає струм.

Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайному явищу, Эдисон обмежується тим, що докладно описав його, про усякий випадок узяв  патент і відправив лампу на Филадельфийскую виставку. Про неї в грудні 1884 р. у журналі "Инженеринг" була замітка "Явище в лампочці Эдисона".

Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті, це було його єдине  фундаментальне відкриття - термоелектронна  емісія). Він не зрозумів, що його лампа  накалювання з платиновим електродом власне кажучи була першої у світі електронною лампою.

Першим, кому спала на думку думка про практичне  використання "ефекту Эдисона" був  англійський фізик Дж. А. Флеминг (1849-1945). Працюючи з 1882 р. консультантом  эдисоновской компанії в Лондоні, він  довідався про "явище" з перших вуст - від самого Эдисона. Свій діод - двухелектродну лампу Флейминг створив у 1904 р.

У жовтні 1906 р. американський  інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу - підсилювач, чи аудион, як він  її тоді назвав, що мав третій електрод - сітку. Їм був уведений принцип, на основі  якого будувалися всі подальші електронні лампи, - керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів.

У 1910 р. німецький інженери Лібен, Рейнс і Штраус сконструювали  тріод, сітка в який виконувалася у формі перфорованого листа алюмінію і містилася в центрі балона, а щоб збільшити емісійний струм, вони запропонували покрити нитку розжарення шаром окису чи барію кальцію.

У 1911 р. американський  фізик Ч. Д. Кулідж запропонував застосувати  як покриття вольфрамової нитки розжарення окис тория - оксидний катод - і одержав вольфрамовий дріт, що зробила переворот у ламповій промисловості.

У 1915 р. американський  фізик Ірвинг Ленгмюр сконструював двухелектронну лампу - кенотрон, застосовувану  як випрямну лампу в джерелах живлення. У 1916 р. лампова промисловість стала випускати особливий тип конструкції ламп - генераторні лампи з водяним охолодженням.

Ідея лампи з двома  сотками - тетрода була висловлена в 1919 р. німецьким фізиком Вальтером  Шоттки і незалежно від нього в 1923 р. - американцем Э. У. Халлом, а реалізована ця ідея англійцем Х. Дж. Раундом у другій половині 20-х м.м.

У 1929 р. голландські вчені  Г. Хольст  і Б. Теллеген створили електронну лампу з 3-мя сітками - пентод. У 1932 р. був створений гептод, у 1933 - гексод і пентагрид, у 1935 р. з'явилися лампи в металевих корпусах. Подальший розвиток електронних ламп йшов по шляху поліпшення їхніх функціональних характеристик, по шляху багатофункціонального використання.

Загальнi положення функцiонування ЕОМ

Електроннi обчислювальнi машини (ЕОМ) з кожним роком знаходять  все бiльше застосування у всiх  сферах дiяльностi. Вони використовуються в обчислювальних центрах, автоматизованих  системах керування (АСУ), iнформацiйно-пошукових  системах (IПС) i т.д., тому до ЕОМ пред'являються пiдвищенi вимоги по забезпеченню надiйного функцiонування i високої ймовiрностi результатiв розв'язуваних ними задач.

Для розрахунку надiйностi складних систем, до яких вiдносяться  й ЕОМ, у даний час використовуються рiзнi математичнi апарати, кожний з який пристосований для оцiнки надiйностi ЕОМ при визначених допущеннях i обмеженнях. Правильний вибiр методу i вихiдних припущень дозволяє пiдвищити ймовiрнiсть результатiв.

 

На показники надiйностi ЕОМ i особливо на ймовiрнiсть видаваних ними результатiв iстотний вплив роблять використовуванi методи контролю обчислень i правильностi функцiонування. Кожний з методiв по-своєму впливає на показники ефективностi ЕОМ. Комбiноване використання рiзних методiв контролю дозволяє в багатьох випадках домогтися компромiсу мiж витратами на систему контролю, з одного боку, i витратами на продуктивнiсть ЕОМ i достовiрнiсть результатiв — з iншої.

Умiння правильне оцiнити вплив тiєї чи iншої системи контролю на достовiрнiсть результатiв рiшення задач обчислювальною машиною, вибрати вiдповiдний метод i розрахувати її показники надiйностi особливо необхiдно розроблювачам обчислювальних систем. На етапi системного проектування, коли тiльки формується представлення про майбутню обчислювальну машину, зважуються задачi, зв'язанi з розподiлом норм надiйностi мiж її складовими частинами, вибором спiввiдношень ефективностi рiзних компонентiв системи контролю, оптимiзацiєю частот включення в роботу рiзних видiв контролю т. д. При цьому необхiдно враховувати специфiку ЕОМ i сферу її майбутнього застосування.

Основнi поняття та визначення ЕОМ

Пiд надiйнiстю ЕОМ (а  також окремих її пристроїв, блокiв, вузлiв) розумiється їхня властивiсть  виконувати заданi функцiї, зберiгаючи  в часi значення встановлених експлуатацiйних показникiв у заданих межах, що вiдповiдають заданим режимам i умовам використання, технiчного обслуговування, ремонту, збереження i транспортування.

В залежностi вiд того, чи цiкавляться повною вiдповiднiстю  ЕОМ усiм вимогам, запропонованою до неї нормативно-технiчною документацiєю (НТД), чи тiльки її здатнiстю виконувати заданi функцiї, стани ЕОМ роздiляють на справне i несправне або на працездатне i непрацездатне.

Стан, при якому ЕОМ  вiдповiдає усiм вимогам, встановленим НТД, називають справним (справнiстю). Якщо ж ЕОМ не вiдповiдає хоча б однiй з вимог НТД, то вона знаходиться в несправному станi (несправнiсть). Порушення справностi ЕОМ називається пошкодженням.