История развития вычислительной техники

История развития вычислительной техники Предыстория ЭВМ первого поколения ЭВМ второго поколения ЭВМ третьего поколения Персональные компьютеры Современные супер-ЭВМ

Заполните таблицу: Характеристика Поколения Первое ВтороеТретье Персональные компьютеры Годы использования Основной элемент Быстродействие (операций в секунду) Количество ЭВМ в мире, шт Характеристика Поколения

Вычисления в доэлектронную эпоху

Абак, счеты Абак (греч. αβαξ, abákion, лат. abacus доска) счётная доска, применявшаяся для арифметических вычислений приблизительно с IV века до н. э. в Древней Греции, Древнем Риме.

Арифмометры Арифмометры – механические счетные машины, изобретенные в 19 веке Ч.Томас В.Д.Однер

Первые программируемые машины 1835, Чарльз Бэббидж – аналитическая машина Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона Реконструкция 2-го варианта Разностной машины раннего, более ограниченного проекта, действует в Лондонском музее науки с 1991 года.

Перфокарты 1801, Ж. М.Жаккар – ткацкий станок, узор определялся перфокартами. 1838, Ч. Бэббидж – Разностная машина 1890, Герман Холлерит – Бюро Переписи США

Программируемый ткацкий станок Жаккара (1801)

Первые механические калькуляторы 1623 Вильгельм Шикард «Считающие часы». Использовал Й.Кеплер Б.Паскаль Г.Ф.Лейбниц

Логарифмические линейки Джон Не́пер (John Napier; ) шотландский барон, математик, один из изобретателей логарифмов, первый публикатор логарифмических таблиц.

Настольные калькуляторы 1900 – использование электродвигателей 1930 – массовое развитие электромеханических калькуляторов 1963 – полностью электронный калькулятор

Аналоговые машины Дифференциальный анализатор, Кембридж, 1938 год

Принципы фон Неймана Принцип двоичности Для представления данных и команд используется двоичная система счисления. Принцип программного управления Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности. Принцип однородности памяти Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Принцип адресуемости памяти Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Принцип последовательного программного управления Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой. Принцип условного перехода Kоманды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в программе команд условного перехода, которые меняют последовательное выполнение команд в зависимости от значений данных. (Сам принцип был сформулирован задолго до фон Неймана Адой Лавлейс и Чарльзом Бэббиджем, однако он логически включен в фоннеймановский набор как дополняющий предыдущий принцип.

Компьютер Атанасова-Бери 1939 год, 300 ламп

ЭВМ первого поколения гг

На основе электронных ламп 1945, ENIAC 1948, Baby (Манчестер) 1949, Mark I (Манчестер) 1950, МЭСМ (Лебедев) 1951, UNIVAC 1 – серия 46 машин (5200 электровакуумных ламп, 125 к Вт энергии, 1 млн. $) 1953, Стрела ( 6200 ламп, диодов, 150 к Вт, оп/с )

ENIAC 1946 ЭНИАК (ENIAC, сокр. от Electronical Numerical Integrator and Calculator Электронный числовой интегратор и вычислитель) первый широкомасштабный электронный цифровой компьютер, который можно было перепрограммировать для решения полного диапазона задач. Построен в 1946 году по заказу Армии США в Лаборатории баллистических исследований для расчётов таблиц стрельбы. Запущен 14 февраля 1946 года ламп 7200 кремниевых диодов 1500 реле, резисторов конденсаторов. Потребляемая мощность 150 к Вт. Вычислительная мощность 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Вес 27 тонн. Вычисления производились в десятичной системе.

Mark I

МЭСМ (1950–1951) арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой,16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак система команд: трёхадресная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4 разряда код операции, следующие 5 адрес первого операнда, ещё 5 адрес второго операнда, и последние 6 адрес для результата операции. В некоторых случаях третий адрес использовался в качестве адреса следующей команды. Операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учётом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, остановка. оперативная память: на триггерных ячейках, для данных на 31 число, для команд на 63 команды постоянная память: для данных на 31 число, для команд на 63 команды быстродействие: 3000 операций в минуту количество электровакуумных ламп: 6000 занимаемая площадь: 60 м² потребляемая мощность: около 25 к Вт

ЭВМ второго поколения 1960 гг.

Основанные на транзисторах 1947 – транзистор 1959, IBM 7090 (выпущено 100 тыс.) 1960, DEC – PDP , Сетунь – на основе троичной логики 1964, Весна: Два процессора центральный (ЦВУ) и периферийный (КВУ) Тактовая частота 5 МГц Производительность до операций в секунду. Элементная база: 80 тыс. транзисторов, 200 тыс. диодов

БЭСМ-6 (1967) Элементная база транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой на входе Тактовая частота 10 МГц 48-битное машинное слово Быстродействие около 1 млн операций в секунду, близкое к рекордному для того времени Конвейерный центральный процессор (ЦП) с отдельными конвейерами для устройства управления (УУ) и арифметического устройства (АУ). Конвейер позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения. 8-слойная физическая организация памяти (интерливинг) Виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной приписки. Совмещённое АУ для целой и плавающей арифметики. Кеш на битных слов: 4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 буфер записи Система команд включала в себя битных команд (по две в слове)

ЭВМ третьего поколения 1970 гг

На основе интегральных схем 1960 – первые интегральные микросхемы 1963 – компьютерная мышь 1964 – первый мини компьютер PDP – IBM/ – микропроцессоры 1970 – DRAM-память

ЕС ЭВМ Массовое производство унифицированных ЭВМ Быстродействие 1-10 млн. оп/с Оперативная память 0.5 – 8 М Жесткие диски 29/100М СМ ЭВМ

Миникомпьютеры Мир 1 «МИР-1» серийная ЭВМ для инженерных расчётов, создана в 1975 году Институтом кибернетики Академии наук Украины, под руководством академика В. М. Глушкова. Одна из первых в мире персональных ЭВМ. Выпускалась серийно и предназначалась для использования в учебных заведениях, инженерных бюро, научных организациях. Имела ряд уникальных особенностей, таких как аппаратно реализованный машинный язык, близкий по возможностям к языкам программирования высокого уровня, развитое математическое обеспечение.

Персональные компьютеры 80-е гг. ХХ в.– настоящее время

Персональные компьютеры 1972 – Atari 1976 – Apple I 1977 – Apple II 1981 – IBM PC 1982 – ZX Spectrum 1984 – Amiga 1984 – Macintosh 1986 – ноутбук IBM

Советские ПК 1984 – Агат БК 0010 ZX Spectrum Микроша 1989 – Искра

Семейство ДВК Диалоговый вычислительный комплекс (ДВК) семейство советских персональных компьютеров середины 80-х начала 90-х годов XX века. Разработан в НИИТТ НПО «Научный Центр», г. Зеленоград. Первая модель ДВК-1 разработана в 1981, выпуск с Все компьютеры ДВК были программно и аппаратно совместимы с серией управляющих Микро-ЭВМ Электроника-60, МС 1212 и СМ Выпускались на заводе Квант Министерства электронной промышленности СССР. В 1990 году выпуск всех моделей ДВК составил 200 тыс. машин.

Программируемые микрокалькуляторы 1977 – Электроника БЗ – Электроника БЗ – MK-61, MK-52

Современные супер-ЭВМ

Суперкомпьютеры Seymour Cray

Cray Jaguar XT5 содержит вычислительных ячеек, а также вспомогательные ячейки для входа пользователей и обслуживания. Каждая вычислительная ячейка содержит 2 четырехъядерных процессора AMD Opteron 2356 с внутренней частотой 2.3 ГГц, 16 ГБ памяти DDR2-800, и роутер SeaStar 2+. Всего раздел содержит вычислительных ядер, более 300 ТБ памяти, более 6 ПБ дискового пространства и пиковую производительность 1.38 PFLOPS.

Советские суперкомпьютеры Эльбрус 1, 1980: 15 млн. оп/с Эльбрус 2, 1985: 125 млн. оп/с «Электроника СС БИС» – векторно-конвейерная суперЭВМ, MFLOPS, проект 10 GFLOPS 2008 построено 100 серверов Эльбрус для обороны. Эльбрус-4С Эльбрус-16С

Вопросы: 1. Почему современные персональные компьютеры в сотни раз меньше, но при этом в сотни тысяч раз быстрее ЭВМ первого поколения? 2. Почему современные персональные компьютеры доступны для массового потребления?