История развития вычислительной техники

Типы устройств Калькуляторы Программируемые машины Аналоговые Цифровые

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

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

Арифмометры 1820 Ч.Томас В.Д.Однер

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

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 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.

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

Аналоговые машины Дифференциальный анализатор, Кембридж, 1938 год

Электромеханические компьютеры , Конрад Цузе – компьютер Z3 на телефонных реле. 1941, «Колос», Великобритания

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

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 кВт. Вычислительная мощность 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Вес 27 тонн. Вычисления производились в десятичной системе.

Первое поколение компьютеров 1948, Baby (Манчестер) 1949, Mark I (Манчестер) 1950, МЭСМ (Лебедев) 1951, UNIVAC 1 – серия 46 машин (5200 электровакуумных ламп, 125 кВт энергии, 1 млн. $) 1953, Стрела ( 6200 ламп, диодов, 150 кВт, оп/с )

Mark I

МЭСМ (1950–1951) арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках 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 (полное время одного цикла составляет 17,6 мс; операция деления занимает от 17,6 до 20,8 мс) количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов) занимаемая площадь: 60 м² потребляемая мощность: около 25 кВт

Второе поколение ( ) 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 (1966) 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)

Миникомпьютеры Мир 1 «МИР-1» серийная ЭВМ для инженерных расчётов, создана в 1965 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.

Третье поколение 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

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

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 суперкомпьюетры Эльбрус 1, млн. оп/с Эльбрус 2, млн. оп/с Эльбрус 3, 1994 Не был запущен в серию «Электроника СС БИС» – векторно-конвейерная суперЭВМ Архитектурно сходна с линией Cray MFLOPS, проект 10 GFLOPS 2008 построено 100 серверов Эльбрус для обороны. 9.6 GFLOPS (32 бит) Эльбрус-4С 64-Гфлоп, 65 нм к 2012 г. Эльбрус-16С 1-Тфлоп, 32 нм к 2018 г.

Закон Мура

Переферия 1956 – IBM 350 (3.5М, вес – 1 т) 1980 – 5 винчестер для ПК 1963 – мышь Дискета 8 – 1971

RT-11 (1970)

VM (IBM 360/370, ЕС ЭВМ) (1974)

UNIX (1969)

CP/M

Open VMS (VAX, 64bit) (1975)

MS-DOS

Sun OS (1982)

QNX (1982)

Amiga OS (1985)

Mac OS (1984)

Windows 1.0 (1985)

OS/2 (1987)

Windows 2.0 (1987)

BeOS (1990)

Solaris (SunOS 2.0) (1990)

Windows 3.1 (1991)

Windows NT 3.51 (1993)

Free BSD (1993)

Windows95 и Windows NT 4.0 (1995)

2000 AmigaOS 3.9 AtheOS Debian 2.2 (Potato) Mac OS 9 Mac OS X Public Beta MenuetOS QNX Neutrino 6.0 Windows 2000 Windows ME (Millennium Edition)

2001 AmigaOS 4.0 * eComStation (OS/2 4.52) Mac OS X 10.0 Mac OS X 10.1 Windows XP z/OS

Debian 3.0 (Woody) Mac OS X 10.2 MorphOS 1.0 Syllable Mac OS X 10.3 MorphOS 1.4 Windows Server 2003

AmigaOS 4.0 Ubuntu 4.10 Debian 3.1 Mac OS X 10.4 MorphOS OpenSolaris Ubuntu 5.10 Windows XP Professional 64bit Windows Server bit

Ubuntu 6.10 (Edgy Eft) Debian 4.0 (Etch) Mac OS X 10.5 Leopard Ubuntu 7.10 (Gutsy Gibbon) Windows Vista AmigaOS 4.1 FreeBSD 7.0 MorphOS 2.0 Ubuntu 8.10 (Intrepid Ibex) Windows Server 2008

Debian 5.0 Mac OS X 10.6 MorphOS 2.4 Ubuntu 9.10 Windows 7 Ubuntu 10.04