Есептеуіш техниканың даму тарихы. Жоспар Компьютерлерге дейінгі кезең Алғашқы есептеуіш машиналардың пайда болуы Алғашқы компьютерлер Фон Нейман қағидалары. - презентация

1 Есептеуіш техниканың даму тарихы

2 Жоспар Компьютерлерге дейінгі кезең Алғашқы есептеуіш машиналардың пайда болуы Алғашқы компьютерлер Фон Нейман қағидалары ЭЕМ буындары (I-V…) Қазіргі сандық техника

3 Алғашқы есептеу құралдары Сүйектерге салынған кертіктер («вестониялық сүйек», Чехия, б.з.д. 30 мың жил ) Түйілген жіптерден тұратын хабар жіберу әдісі (Оңтүстік Америка, VII ғасыр) басына тастар байланған жіптер басына тастар байланған жіптер түрлі-түсті жіптер (қызыл – әскерлердің саны, сары – алтын қоры) түрлі-түсті жіптер (қызыл – әскерлердің саны, сары – алтын қоры) ондық санау жүйесі ондық санау жүйесі

4 Абак Соробан (Жапония) – XV-XVI ғасырлар Суан-пан (Қытай) - VI ғасыр Абак (Ежелгі Рим) - V-VI ғасыр Шот (Ресей) – XVII ғасыр.

5 Есептеу машиналарының алғашқы жобалары Леонардо да Винчи (XV ғасыр) – 13 разряд ты стандарты қосуға арналған есептеу құрылғысың жобасы В. Шиккард (XVI ғасыр) – 6-разряд ты стандарты қосуға және көбейтуге арналған құрылғының жобасы

6 «Паскаль машинасы» (1642) Блез Паскаль ( ) – қосу машинасын құрастырды жетектер мен дөңгелектерден тұрды 8-разряд ты стандарты қосу және азайту амалдарын орындады

7 Лейбниц машинасы (1672) Вильгельм Готфрид Лейбниц ( ) қосу, алу, көбейту, бөлу 12-разряд ты сандра

8 Аналитикалық машина Ч. Бэббидж (1821) Амалдарды автоматы түрде орындау («диірмен») Берілгендерді сақтау үшін жат қолданылды («қойма») Программаны машина жұмыс жасап тұрған кезде енгізу мүмкіндігі жасап тұрған кезде енгізу мүмкіндігі Алғашқы программа – Ада Лавлейс (1842) 1960 жилдары құрастырылды

9 Ғылымдағы төңкеріс Математикалық логика негіздері: Джордж Буль ( ). Электронды-сәулелік түтік (Дж. Томсон, 1897) Вакуумдық шармдар (диод, триод) 1906 Триггер – биттерді сақтауға арналған құрылғы (М.А. Бонч-Бруевич, 1918). Математикалық логиканы компьютерлік техникада қолдану идеясы (К. Шеннон, 1936)

10 Алғашқы компьютерлер Конрад Цузе компьютерлері: Z1, Z2, Z3, Z4. электромеханикалық реле (екі күйде болатын құрылғылар) электромеханикалық реле (екі күйде болатын құрылғылар) екілік санау жүйесі екілік санау жүйесі бульдік алгебраны қолдану бульдік алгебраны қолдану берілгендерді кинолента дан енгізу берілгендерді кинолента дан енгізу Электронды шармды компьютердің алғашқы үлгісі, Дж. Атанасофф екілік санау жүйесі екілік санау жүйесі 29 сызықтық теңдеулер жүйесін шешу 29 сызықтық теңдеулер жүйесін шешу

11 «Марк-I» (1944) Құрастырушы – Говард Айкен ( ) АҚШ-тағы алғашқы автоматы компьютер: ұзындығы 17 м, салмағы 5 тонна ұзындығы 17 м, салмағы 5 тонна электронды шарм электронды шарм 3000 механикалық реле 3000 механикалық реле көбейту – 3 секунд, бөлу – 12 секунд көбейту – 3 секунд, бөлу – 12 секунд

12 «Марк-I» (1944) Берілгендерді қағаз лента да сақтау Ал мынау – программа…

13 Фон Нейман қағидалары («EDVAC машинасы туралы алдын-ала баяндама», 1945) Екілік кодтау қағидасы: ЭЕМ-дегі барлық мәлімет екілік санау әдісімен кодталлоды. Программалық басқару қағидасы: программа автоматы түрде бірінен кейін бірі орындалатын командалар жиынтығынан тұрады және бұл командаларды процессор алдын ала белгіленген нұсқау бойынша орындайды Біртекті жат қағидасы: есептеуге қажетті директор мен программа жаттың бір жерінде сақтаулы тұрады Адрестеу қағидасы: компьютердің жаты әрқайсысы нөмірленген ұяшықтардан тұрады, процессор кез келген мезетте кез келген ұяшықпен байланыса аллоды

14 Компьютер буындары I буын ( ) электронды-вакуумды шармдар электронды-вакуумды шармдар II буын ( ) транзисторлар транзисторлар III буын ( ) интегралды микросхемалар интегралды микросхемалар IV буын ( …) үлкен және өте үлкен интегралды схемалар (ҮИС және ӨҮИС) үлкен және өте үлкен интегралды схемалар (ҮИС және ӨҮИС)

15 ЭЕМ-нің бірінші букины ( ) электронды шармдармен жұмыс істеді есептеу жилдамдығы секунды на мың операция әр машинаның өз тілі балды операциялық жүйелер болған жоқ енгізу және шығару: перфоленталар,перфокарталар, магнитті таспалар

16 «ЭНИАК» (1946) Құрастырушылар – Дж. Моучли және П. Эккерт Электронды шармдармен жұмыс істеген алғашқы компьютер: ұзындығы 26 м, салмағы 35 тонна ұзындығы 26 м, салмағы 35 тонна қосу – 1/5000 сек, бөлу – 1/300 сек қосу – 1/5000 сек, бөлу – 1/300 сек ондық санау жүйесі ондық санау жүйесі 10-разряд ты сандра 10-разряд ты сандра басты қиындығы – программаларды басты қиындығы – программаларды енгізу енгізу

17 С.А. Лебедев компьютерлері МЭСМ – малая электронно-счетная машина электронды шарм электронды шарм операция/сек операция/сек екілік жүйе екілік жүйе БЭСМ – большая электронно-счетная машина электронды шарм электронды шарм операция/сек операция/сек

18 ЭЕМ-нің екінші букины ( ) жартылай өткізгіш элементтер – транзисторлар (1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли) жилдамдығы секунды на мың операция алғашқы операциялық жүйелер алғашқы программалау тілдері: Фортран (1957), Алгол (1959) мәліметтерді сақтау құралдары: магниттік барабан дар, магниттік дискілер

19 ЭЕМ-нің екінші букины ( ) IBM 604, IBM 608, IBM БЭСМ транзистор транзистор диод диод секунды на 1 млн. секунды на 1 млн. операция операция жат – магнитті таспа, жат – магнитті таспа, магнитті барабан магнитті барабан

20 ЭЕМ-нің үшінші букины ( ) интегралды микросхемалар (1958, Дж. Килби) интегралды микросхемалар (1958, Дж. Килби) есептеу жилдамдығы секунды на 1 млн. операцияға дейін жедел жат – жүздеген мың байт операциялық жүйелер – жатты,құрылғыларды, процессор уақытын басқару программалау тілдері Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи) программалар үйлесімділігі

21 IBM мэйнфреймдері IBM фирмасының IBM/360 компьютері үлкен универсалды компьютерлер (мэйнфреймдер) үлкен универсалды компьютерлер (мэйнфреймдер) кэш-жат кэш-жат командаларды конвейерлік өңдеу командаларды конвейерлік өңдеу операциялық жүйе OS/360 операциялық жүйе OS/360 1 байт = 8 бит ( 4 немесе 6 емес!) 1 байт = 8 бит ( 4 немесе 6 емес!) IBM/ IBM/390

22 ЕС компьютерлері ЭЕМ (КСРО) ЕС-1020 секунды на 20 мың операция секунды на 20 мың операция жат 256 Кб жат 256 Кб ЕС-1060 секунды на 1 млн. операция секунды на 1 млн. операция жат 8 Мб жат 8 Мб ЕС-1066 секунды на 5,5 млн. операция секунды на 5,5 млн. операция жат 16 Мб жат 16 Мб

23 Мини-компьютерлер DEC фирмасының PDP сериясы бағасы ттарзан бағасы ттарзан программалауы оңай программалауы оңай графикалық экран графикалық экран шағын машиналар жүйесі – СМ ЭЕМ (КСРО) секунды на 3 млн. операцияға дейін секунды на 3 млн. операцияға дейін жат 5 Мб жат 5 Мб

24 ЭЕМ-нің төртінші букины (1980-…) үлкен және аса үлкен интегралды схемалардан (ҮИС, АҮИС) тұратын компьютерлер (ҮИС, АҮИС) тұратын компьютерлер дербес компьютерлер қарапайым пайдаланушылардың пайда болуы, графикалық интерфейстің қажеттілігі әрекет эту жилдамдығы секунды на 1 млрд. операция дан жоғары оперативті жат – бірнеше гигабайт көппроцессорлық жүйе компьютерлік желілер мультимедиа мүмкіндіктері (графика, анимация, дыбыс)

25 Суперкомпьютерлер «ILLIAC-IV» (АҚШ) секунды на 20 млн. операция секунды на 20 млн. операция көппроцессорлық жүйе көппроцессорлық жүйе «Cray-1» (АҚШ) секунды на 166 млн. операция секунды на 166 млн. операция жат 8 Мб жат 8 Мб векторлық есептеулер векторлық есептеулер «Эльбрус-1» (КСРО) секунды на 15 млн. операция секунды на 15 млн. операция жат 64 Мб жат 64 Мб «Эльбрус-2» (КСРО) 8 процессор 8 процессор секунды на 125 млн. операция секунды на 125 млн. операция жат 144 Мб жат 144 Мб сумин салқындату сумин салқындату

26 Суперкомпьютерлер «Cray-2» секунды на 2 млрд. операция секунды на 2 млрд. операция «Cray-3» секунды на 5 млрд. операция секунды на 5 млрд. операция «GRAPE-4» (Жапония) 1692 процессор 1692 процессор секунды на 1,08 трлн. операция секунды на 1,08 трлн. операция «Earth Simulator» (NEC) 5120 процессор 5120 процессор секунды на 36 трлн. операция секунды на 36 трлн. операция «BlueGene/L» (IBM) процессор процессор секунды на 596 трлн. операция секунды на 596 трлн. операция

27 Микропроцессорлар Intel 4004 микропроцессоры 4-биттік ақпарат 4-биттік ақпарат 2250 транзистор 2250 транзистор секунды на 60 тыс. операция секунды на 60 тыс. операция Intel 8080 микропроцессоры 8-биттік ақпарат 8-биттік ақпарат стандарты бөлу стандарты бөлу

28 Алғашқы микрокомпьютер Микрокомпьютер «Альтаир-8800» (Э. Робертс) Б. Гейтс және П. Аллен «Альтаирға» қажетті Бейсик тілінің трансляторы жажды тілінің трансляторы жажды

29 «Apple» компьютерлері «Apple-I» С. Возняк және С. Джобс «Apple-II» жилдары барлық АҚШ мектептерінде қолданылды тактілік жиілігі 1 МГц тактілік жиілігі 1 МГц жат 48 Кб жат 48 Кб түрлі-түсті графика түрлі-түсті графика дыбыс дыбыс Бейсик тілі кірістірілген Бейсик тілі кірістірілген VisiCalc алғашқы электронды кестесі VisiCalc алғашқы электронды кестесі

30 «Apple» компьютерлері «Apple-IIe» жат 128 Кб жат 128 Кб иілгіш дискілерден тұратын 5,25 дюймдік 2 дискжетек иілгіш дискілерден тұратын 5,25 дюймдік 2 дискжетек «Lisa» тышқанмен басқарылған алғашқы компьютер тышқанмен басқарылған алғашқы компьютер «Apple-IIc» портативті компьютер портативті компьютер сұйық кристаллы дисплей сұйық кристаллы дисплей

31 «Apple» компьютерлері «Macintosh» жүйелік блок пен монитор бір корпуста жүйелік блок пен монитор бір корпуста қатқыл диск жоқ қатқыл диск жоқ 3,5 дюймдік дискеталар 3,5 дюймдік дискеталар «Macintosh-қа» арналған Excel PowerBook PowerPC процессорларына көшу (Apple, IBM, Motorolla) PowerMac G3 (1997) PowerMac G4 (1999) iMac (1999)PowerMac G4 Cube (2000)

32 IBM PC компьютерлері 1. Монитор 2. Жүйелік тақша 3. Процессор 4. ЖЖҚ 5. Ұлғайту карталы 6. Қоректендіру блогы 7. CD, DVD дискжетектері 8. Винчестер 9. Пернетақта 10. Тышқан

33 Ашық архитектура қағидасы Компьютер конструктор секілді жекелеген бөлшектерден құрастырылады. Осы бөлшектерді біріктіру әдістері мен осыған қажетті ақпаратқа кез-келген адам қол жеткізеді. Қосымша құрылғыларды өндірушілердің көптігі. Кез-келген қолданушы өз талғамына немесе қажетіне сай компьютерді өзі құрастыра аллоды

34 IBM PC компьютерлері IBM 5150 Intel 8088 процессоры Intel 8088 процессоры жиілік 4,77 МГц жиілік 4,77 МГц жат 64 Кб жат 64 Кб иілгіш дискілер 5,25 дюйм иілгіш дискілер 5,25 дюйм IBM PC XT жат 640 Кб жат 640 Кб винчестер 10 Мб винчестер 10 Мб IBM PC AT Intel процессоры Intel процессоры жиілік 8 МГц жиілік 8 МГц винчестер 20 Мб винчестер 20 Мб

35 IBM PC-ға арналған Intel процессорлары Intel транзистор транзистор виртуалды жат виртуалды жат Intel ,2 млн. транзистор 1,2 млн. транзистор Pentium жиілігі МГц арасында жиілігі МГц арасында Pentium-II, Celeron 7,5 млн. транзистор 7,5 млн. транзистор жиілігі 500 МГц-ке дейін жиілігі 500 МГц-ке дейін Pentium-III, Celeron 28 млн. транзистор 28 млн. транзистор жиілігі 1 ГГц-ке дейін жиілігі 1 ГГц-ке дейін 2000-… Pentium 4 42 млн. транзистор 42 млн. транзистор жиілігі 3,4 ГГц-ке дейін жиілігі 3,4 ГГц-ке дейін

36 IBM PC-ға арналған AMD процессорлары K5 (Pentium аналогы) K6 жиілігі 450 МГц жиілігі 450 МГц Athlon K7 (Pentium-III) жиілігі 1 ГГц-ке дейін жиілігі 1 ГГц-ке дейін MMX, 3DNow! MMX, 3DNow! Duron (Celeron) жиілігі 1,8 ГГц-ке дейін жиілігі 1,8 ГГц-ке дейін Athlon XP (Pentium 4) 2003-… Opteron (серверлер) жиілігі 3 ГГц-ке дейін жиілігі 3 ГГц-ке дейін 2004-… Sempron (Celeron D) жиілігі 2 ГГц-ке дейін жиілігі 2 ГГц-ке дейін

37 Microsoft Windows Windows 1.0 көпміндетті көпміндетті графикалық интерфейс графикалық интерфейс Windows 3.1 виртуалды жат виртуалды жат Windows NT кәсіби ОЖ кәсіби ОЖ файлдық жүйе NTFS файлдық жүйе NTFS Windows 95 файлдың ұзын аттары файлдың ұзын аттары ауыспалы көпмақсаттылық ауыспалы көпмақсаттылық FAT32 файлдық жүйесі FAT32 файлдық жүйесі Windows Windows 2000, Windows Me Windows XP Windows 2003 Server Windows Vista

38 Мультимедиа Multi-Media – ақпарат алмасу үшін әртүрлі тәсілдерді (мәтін, дыбыс, графика, видео, анимация, интерактивтілік)қолдану «Amiga-1000» Motorolla 7 МГц процессоры Motorolla 7 МГц процессоры 8 Мб жат 8 Мб жат 4096 түсті дисплей 4096 түсті дисплей тышқан тышқан көпміндетті ОЖ көпміндетті ОЖ 4-арналы стереодыбыс 4-арналы стереодыбыс Plug and Play технологиясы(autoconfig) Plug and Play технологиясы(autoconfig)

39 Мультимедиа құрылғылары CD/DVD дискжетегі Видеокарта TV-тюнер Дыбыстық карта Дыбыс колонкалары Құлаққап Джойстик Руль Виртуалды нақтылық дулығасы Геймпад Микрофон

40 Қазіргі заманғы сандық техника Ноутбук ҚДК – қалталық дербес компьютер MP3-плеер Электронды жазба кітапшасы GPS-навигатор Мультимедиялық проектор Сандық фотоаппарат Сандық видеокамера

41 Компьютерлердің V букины - ? (Жапония, 1980-жилдар) Мақсат – жасанды интеллект қызметін атқаратын суперкомпьютер құрастыру Жобаның негізгі сипаты: барлық мәліметті логикалық тәсілдермен өңдеу (Пролог тілі) барлық мәліметті логикалық тәсілдермен өңдеу (Пролог тілі) өте үлкен мәліметтер қоры өте үлкен мәліметтер қоры параллель есептеулер мүмкіндігін қолдану параллель есептеулер мүмкіндігін қолдану бөліп есептеу әдісі бөліп есептеу әдісі компьютермен дауыстап «сөйлесу» компьютермен дауыстап «сөйлесу» программалық жабдықтарды аппараттық жабдықтарға біртіндеп ауыстыру программалық жабдықтарды аппараттық жабдықтарға біртіндеп ауыстыру Проблемалар: жүйенің өздігінен даму идеясы іске асқан жоқ жүйенің өздігінен даму идеясы іске асқан жоқ программалық және аппараттық жабдықтардың балансын қате бағалау программалық және аппараттық жабдықтардың балансын қате бағалау дәстүрлі компьютерлер бұдан да жоғары жетістіктерге қол жеткізді дәстүрлі компьютерлер бұдан да жоғары жетістіктерге қол жеткізді технологиялардың сенімсіздігі технологиялардың сенімсіздігі интернеттің дамуы – мәліметтерді сақтаудың жаңа моделі интернеттің дамуы – мәліметтерді сақтаудың жаңа моделі 50 млрд. йен қаражат жұмсалды 50 млрд. йен қаражат жұмсалды

42 Проблемалар мен перспективалар Проблемалар: техникалық құрылғылар жилдамдықтың шегіне жақындайды техникалық құрылғылар жилдамдықтың шегіне жақындайды программалық қамсыздандырудың күрделілігі техникаға деген сенімділікті азайтады программалық қамсыздандырудың күрделілігі техникаға деген сенімділікті азайтады Перспективалар: кванттық компьютерлер кванттық компьютерлер кванттық механиканың әсері параллель есептеулер оптикалық компьютерлер («мұздатылған сәуле») оптикалық компьютерлер («мұздатылған сәуле») ДНК негізіндегі биологиялық компьютерлер ДНК негізіндегі биологиялық компьютерлер ферменттердің қатысуымен орындалатын химиялық реакция химиялық реакция секунды на 330 трлн. операция