Рапанович Иван

Исследовательская работа

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное общеобразовательное учреждение Ореховская средняя общеобразовательная школа

Школьная научно – практическая конференция школьников «Шаг в будущее »

Выполнил: Рапанович Иван

Ученик 6 класса

Руководитель: Демидова

Надежда Александровна

Орехово 2009 год

ВВЕДЕНИЕ

Счётно - решающие средства до появления ЭВМ

Поколение первое. Компьютеры на электронных лампах

Поколение второе. Транзисторные компьютеры

Поколение третье. Интегральные схемы

ПоКОЛЕНИЕ ЧЕТВЁРТОЕ. бОЛЬШИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение.

Необходимость производить вычисления существовала всегда. Люди в стремлении усовершенствовать процесс вычисления изобретали всевозможные приспособления. Об этом свидетельствуют и греческий абак,и русские щоты,и японский серобян, и ещё множество разнообразных устройств. В 17веке были созданы первые механические счётные машины, в 19веке они получили широкое распространение.

Самое удивительное устройство, названное сначала электронно – вычислительной машиной (ЭВМ), а затем компьютером, подарил человеку 20век.

Идея классифицировать машины по поколениям вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появление новых возможностей, расширение областей применения и характера использования.

Цель данной работы заключается : в исследовании истории развития компьютерной техники

Задачи :

 выяснить как совершенствовались компьютеры по мере развития;

 выяснить, что понимается под «поколением ЭВМ»;

 сделать вывод о проделанной работе;

 сформировать позитивный интерес к информатике

Счётно - решающие средства до появления ЭВМ.

История вычислений уходит своими корнями в глубь веков так же, как и история человечества. Накопление запасов, делёж добычи, обмен – все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчётов люди использовали пальцы, камешки, палочки узелки и т.д.

Одним из первых устройств (5 – 4 века до н.э.), облегчавших вычисления, можно считать специальное приспособление, названное впоследствии абаком. Первоначально это была доска, посыпанная тонким слоем мелкого песка или порошка из голубой глины. На ней заострённой палочкой можно было писать буквы и цифры. Впоследствии абак был усовершенствован и вычисления на нём уже проводились путём перемещения костей и камешков в продольных углублениях, а сами доски начали изготавливать из бронзы, камня, слоновой кости и пр. Со временем эти доски стали расчерчиваться на несколько полос и колонок. У японцев этот прибор назывался «серобян», у китайцев – «суан - пан».

В Древней Руси при счёте применялось устройство, похожее на абак, и называлось оно «русский щот». В 17 веке этот прибор уже имел вид русских счётов, которые можно встретить и в наши дни.

В начале 17 столетия молодым французским математиком и физиком Блезом Паскалем была изобретена первая в мире счётная машина, названная Паскалиной.

Которая выполняла сложение и вычитание.

В 1970 – 1980 годах немецкий математик Готфрид Лейбниц сконструировал счётную машину, которая выполняла все четыре арифметических действия.

В 1978 году русский учёный П. Чебышев сконструировал счётную машину, выполнявшую сложение и вычитание многозначных чисел.

В 1984 году петербургский инженер Однер сконструировал арифмометр, который выполнял все четыре арифметических действия.

В 30 – е столетия в нашей стране был разработан более совершенный арифмометр «Феликс».

Важным событием 20 столетия было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как изобретатель первой вычислительной машины – прообраза современного компьютера. В 1812 г. Он начал работать над так называемой «разностной» машиной. К 1822 г. Он построил небольшую действующую модель и

рассчитал на ней таблицу квадратов. В 1833 году приступил к разработке аналитической машины. Она должна была отличаться от разностной машины большей скоростью и более простой конструкцией. Машину предполагалось приводить в действие силой пара.

К сожалению, из-за недостаточного развития технологии проект Беббиджа не был реализован.

Необходимость автоматизировать вычисления при переписи населения в США подтолкнула Генриха Холлерита к созданию в 1888 году устройства, названного табулятором, в котором информация, нанесённая на перфокарты, расшифровывалась с помощью электрического тока. В 1924 году Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов.

Поколение первое.
Компьютеры на электронных лампах.

Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа - вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пятиэлектродная лампа - пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем (1918) и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры.

Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения.

Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом.

Примерами машин I-го поколения могут служить MARK 1, ENIAC EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), - первая машина с хранимой программой. UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента.

Поколение второе.
Транзисторные компьютеры.

1 июля 1948 года на одной из страниц "Нью-Йорк Таймс", посвященной радио и телевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма "Белл телефон лабораториз" разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Брайттен создали первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических "усика" контактировали с бруском из поликристаллического германия.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник (!!) и стоимостью всего 20 тыс. долларов (!!) .

Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще в 1938 году начал физик теоретик Уильям Шокли. Применение транзисторов в качестве основного элемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности.

И все-таки самой удивительной способностью транзистора является то, что он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а, магнитную ленту впервые примененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия), "Атлас" (США). В то время СССР шел в ногу со временем и выпускал ЭВМ мирового уровня (например «БЭСМ-6»).

Поколение третье.
Интегральные схемы.

Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданию второго поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники - рождение машин третьего поколения. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 мм 2 .

Первые и нтегральные с хемы (ИС ) появились в 1964 году. Сначала они использовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же качается компьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы!

Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она одна способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.

Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения. Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа.

Поколение четвертое.
Большие интегральные схемы.

Вы уже знаете, что электромеханические детали счетных машин уступили место электронным лампам, которые в свою очередь уступили место транзисторам, а последние – интегральным схемам. Могло создастся впечатление, что технические возможности ЭВМ исчерпаны. В самом деле, что же можно еще придумать?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, давайте вернемся к началу 70-х годов. Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказался возможным разместить на кристалле, площадью всего в четверть квадратного дюйма (1,61 см 2 ). Началась эпоха микрокомпьютеров.

Каково же быстродействие современной микроЭВМ? Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 100000 раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах.

Далее, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Сегодня же ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза.

Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel® . Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.

Сравнение разных поколений компьютеров.

Во время развития компьютеров четко обозначилась тенденция к уменьшению размеров и увеличению производительности. Чем более совершенствовалась элементная база компьютеров, тем меньше и быстрее они становились. Это можно показать на примере следуюшего сравнения и таблицы:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Какими должны быть компьютеры пятого поколения?

Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография). Развитие идёт также по пути «интеллектуализации» компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.

В компьютерах пятого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний.

Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них – это традиционный компьютер, но теперь он лишен связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, так называемый интеллектуальный интерфейс. Его задача – понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.

В настоящее время очень многие области деятельности человека связаны с применением компьютеров. Почему же эти электронные машины так плотно внедряются в нашу жизнь. Все довольно тривиально. Они выполняют рутинную расчетную и оформительскую работу, освобождая наш мозг для более необходимых и ответственных задач. В результате утомляемость резко снижается, и мы начинаем работать гораздо производительнее, нежели без применения компьютера.

Возможности современных компьютеров поражают самое богатое воображение. Они способны параллельно выполнять несколько задач, сложность которых довольно велика. Поэтому некоторые производители задумываются над созданием искусственного интеллекта. Да и сейчас работа компьютера напоминает работу интеллектуального электронного помощника человека.

Самым первым вычислительным устройством считается абак - доска со специальными углублениями, вычисления на которой осуществлялись с помощью костей или камешков. Варианты абака существовали в Греции, Японии, Китае и других странах. Похожее устройство использовалось и на Руси - оно называлось «русский счет». К 17 веку это устройство эволюционировало в привычные русские счеты.

Первые вычислительные машины

Новый толчок развитию вычислительных машин дал французский ученый Блез Паскаль. Он сконструировал суммирующий прибор, который назвал Паскалиной. Паскалина могла вычитать и складывать. Чуть позже математик Лейбниц создал более совершенное устройство, способное выполнять все четыре арифметических действия.

Считается, что создателем первой вычислительной машины, которая стала прообразом современных компьютеров, стал английский математик Беббидж. Вычислительная машина Беббиджа позволяла оперировать 18-разрядными числами.

Первые компьютеры

Развитие компьютерных технологий тесно связано с компанией IBM. Еще в 1888 году американец Холлерит сконструировал табулятор, который позволял автоматизировать вычисления. В 1924 году он основал компанию IBM, которая стала заниматься производством табуляторов. Через 20 лет IBM создала первый мощный компьютер «Марк-1». Он работал на электромеханических реле и использовался для военных расчетов.

В 1946 году в США появился ламповый компьютер «ЭНИАК». Он работал гораздо быстрее «Марка-1». В 1949 году «ЭНИАК» смог рассчитать значение числа «пи» вплоть до после запятой. В 1950 году на «ЭНИАКе» рассчитали первый в мире прогноз погоды.

Эпоха транзисторов и интегральных микросхем

В 1948 году был изобретен транзистор. Один транзистор с успехом заменял несколько десятков электронных ламп. Компьютеры на транзисторах были более надежными, быстрыми и занимали не так много места. Производительность электронно-вычислительных машин, работавших на транзисторах, составляла до одного миллиона операций в секунду.

Изобретение интегральных микросхем привело к появлению третьего поколения компьютеров. Они уже были способны выполнять миллионы операций в секунду. Первым компьютером, работающим на интегральных микросхемах, стал IBM-360.

В 1971 году компания Intel создала микропроцессор Intel-4004, который по своей мощности не уступал гигантской вычислительной машине. В процессоре на одном кристалле кремния специалистам из Intel удалось разместить более двух тысяч транзисторов. С этого момента началась эпоха развития современной компьютерной техники.

5. История развития компьютерной техники и информационных технологий: основные поколения эвм, их отличительные особенности.

Основной инструмент компьютеризации - ЭВМ (или компьютер). Человечество проделало долгий путь, прежде чем достигло современного состояния средств вычислительной техники.

Основными этапами развития вычислительной техники являются:

I. Ручной - с 50-го тысячелетия до н. э.;

II. Механический - с середины XVII века;

III. Электромеханический - с девяностых годов XIX века;

IV. Электронный - с сороковых годов XX века.

I. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке - наиболее развитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси являются дошедшие до наших дней счеты.

В начале XVII века шотландский математик Дж. Непер ввел логарифмы, что оказало революционное влияние на счет. Изобретенная им логарифмическая линейка успешно использовалась еще пятнадцать лет назад, более 360 лет прослужив инженерам. Она, несомненно, является венцом вычислительных инструментов ручного периода автоматизации.

II. Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический способ вычислений. Вот наиболее значимые результаты:

1623 г. - немецкий ученый В.Шиккард описывает и реализует в единственном экземпляре механическую счетную машину, предназначенную для выполнения четырех арифметических операций

1642 г. - Б.Паскаль построил восьмиразрядную действующую модель счетной суммирующей машины.

из 50 таких машин

1673 г. - немецкий математик Лейбниц создает первый арифмометр, позволяющий выполнять все четыре арифметических операции.

1881 г. - организация серийного производства арифмометров.

Английский математик Чарльз Бэббидж создал калькулятор, способный производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Второй проект Бэббиджа - аналитическая машина, предназначавшаяся для вычисления любого алгоритма, но проект не был реализован.

Одновременно с английским ученым работала леди Ада Лавлейс

Заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.

III. Электромеханический этап развития ВТ

1887 г. - создание Г.Холлеритом в США первого счетно-аналитического комплекса

Одно из наиболее известных его применений - обработка результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России. В дальнейшем фирма Холлерита стала одной из четырех фирм, положивших начало известной корпорации IBM.

Начало - 30-е годы XX века - разработка счетноаналитических комплексов. На базе таких

комплексов создаются вычислительные центры.

1930 г. - В.Буш разрабатывает дифференциальный анализатор, использованный в дальнейшем в военных целях.

1937 г. - Дж. Атанасов, К.Берри создают электронную машину ABC.

1944 г. - Г.Айкен разрабатывает и создает управляемую вычислительную машину MARK-1. В дальнейшем было реализовано еще несколько моделей.

1957 г. - последний крупнейший проект релейной вычислительной техники - в СССР создана РВМ-I, которая эксплуатировалась до 1965 г.

IV. Электронный этап, начало которого связывают с созданием в США в конце 1945 г. электронной вычислительной машины ENIAC.

V. ЭВМ пятого поколения должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:

обеспечивать простоту применения ЭВМ; диалоговой обработки информации с использованием естественных языков, возможности обучаемости. (интеллектуализация ЭВМ);

усовершенствовать инструментальные средства разработчиков;

улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества ЭВМ, обеспечить их разнообразие и высокую адаптируемость к приложениям.

Основная средняя школа № 73

Тема:

(информатика)

Цель:

1. Познакомить учащихся с историей развития и основными принципами построения вычислительной техники.

2. Провести сравнительную характеристику современных компьютеров со старой вычислительной техникой. Оценить изменения.

Гипотеза:

Если бы человек не совершенствовал научные и интеллектуальные способности не применял их на практике, то время «стояло» бы на месте,

так как не развивалась бы электронная техника.

Актуальность:

На сегодняшний день развивается быстрыми темпами информационная система. В настоящее время развитие науки и техники затрагивает практически все стороны человеческой жизнедеятельности. Оно оказывают глубочайшее воздействие на взаимоотношения человека, общества и природы, на отношения между людьми, на их самосознание.

Действующие ЭВМ из вспомогательного превращаются в фундаментальный, системно детерминирующий фактор. Возросшие требования к управляющим структурам в экономике в современных условиях могут быть удовлетворены только при помощи вычислительных машин и систем.

Применение вычислительных машин в промышленном производстве изменяет роль человека в процессе создания конечного продукта. Возникновение современной индустрии, основанной на крайне сложных технологических процессах сверхскоростных и сверхточных технических устройствах, подвело к черте, за которой традиционные формы участия человека в производстве в силу его физиологической и нейропсихической ограниченности стали просто невозможны.

Задачи:

Изучит данный материал.

Сравнить характеристику

Этапы:

Собрать материал

Провести отбор информации

Создание сравнительной информационной характеристики

Создание презентации

Введение

В данной работе я стремлюсь дать достаточно широкую картину компьютерной революции, включая ее истоки.

Данная тема актуальна. Актуальность подтверждается словами Марвина Минского, который писал: «На протяжении жизни всего лишь одного поколения рядом с человеком вырос странный новый вид: вычислительные и подобные им машины, с которыми, как он обнаружил, ему придется делить мир. Ни история, ни философия, ни здравый смысл не могут подсказать нам, как эти машины повлияют на нашу жизнь в будущем, ибо они работают совсем не так, как машины, созданные в эру промышленной революции».

Таким образом, целью моей работы является просмотреть развитие вычислительной техники с древних времен до настоящего времени.

В связи с этим я рассмотрю следующие вопросы: 1 Истоки современной ЭВМ; 2 Бурное развитие вычислительной техники; 3 Развитие компьютеров с 80-х годов до нашего времени. Появление ПК.

История развития вычислительной техники

История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.

Основой вычислительных машин доэлектронного периода являются механические принципы суммирования, вычитания и умножения.

Самыми значимыми машинами этого периода являются:

Начало развития технологий принято считать с Блеза Паскаля, который в 1642г. изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел. Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля имела размеры 36 ´ 13 ´ 8 сантиметров, этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой.

Машина Паскаля (1641-1642 гг.)

Следующего этапного результата добился выдающийся немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц, высказавший в 1672 году идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию.

Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100 ´ 30 ´ 20 сантиметров.

Аналитическая машина,

проект которой Ч. Беббидж разработал в 1836-1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ, пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода. Для арифметического устройства Ч. Беббидж использовал зубчатые колеса, подобные тем, что использовались ранее. На них же Ч. Беббидж намеревался построить устройство памяти из 1000 50-разрядных регистров (по 50 колес в каждом!). Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах, на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления. Время сложения двух 50-разрядных десятичных чисел составляло, по расчетам ученого, 1 с., умножения – 1 мин.

Аналитическая машина Бэббриджа (1836-1848 гг) и её создатель.

К сожалению, он не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени. Но заслуга Бэббиджа в том, что он впервые предложил и частично реализовал, идею программно-управляемых вычислений. Именно Аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера. Эта идея и ее инженерная детализация опередили время на 100 лет!

Чарльз Беббидж

Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью Байрона Адой Августой Лавлейс (1815-1852), поразительно схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Эта женщина-математик первая посоветовала Бэббриджу использовать для вычислений двоичную систему вместо десятеричной. Не случайно её назвали первым программистом мира и в честь её назван первый язык программирования «Ада».

Ада Августа Лавлейс

Уроженец Эльзаса Карл Томас, основатель и директор двух парижских страховых обществ в 1818 году сконструировал счетную машину, уделив основное внимание технологичности механизма, и назвал ее арифмометром. Начиная с XIX века, арифмометры получили очень широкое применение. На них выполнялись даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Пожалуй, одно из последних принципиальных изобретений в механической счетной технике было сделано жителем Петербурга Вильгодтом Однером. Построенный Однером в 1890 году арифмометр фактически ничем не отличается от современных подобных ему машин. Почти сразу Однер с компаньоном наладил и выпуск своих арифмометров - по 500 штук в год. К 1914 году в одной только России насчитывалось более 22 тысяч арифмометров Однера. В первой четверти XX века эти арифмометры были единственными математическими машинами, широко применявшимися в различных областях деятельности человека. В СССР эти громко лязгающие во время работы машинки получили прозвище «Железный Феликс». Ими были оснащены практически все конторы.

Арифмометр «Железный феликс» (1890 г.)

2. Электромеханические вычислительные машины

В первые десятилетия XX века конструкторы обратили внимание на возможность применения в счетных устройствах новых элементов – электромагнитных реле. В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе, построил вычислительное устройство, работающее на таких реле.

Его машина Z -3 (Цузе-3) очень напоминает архитектуру современных компьютеров: память и процессор были отдельными устройствами, процессор мог обрабатывать числа с плавающей запятой, преобразовывать десятичные числа в двоичные и наоборот, выполнять арифметические действия и извлекать квадратный корень. Ввод данных осуществлялся при помощи перфоленты, изготовленной приятелем Цузе из кинопленки. Z3 хранила в оперативной памяти целых 64 машинных слова по 22 бита каждое.

Почти одновременно, в 1943 году, американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы IBM легендарный гарвардский «Марк-1» (а позднее еще и «Марк-2»). «Марк-1» имел в длину 15 метров и в высоту 2,5 метра, содержал 800 тысяч деталей, располагал 60 регистрами для констант, 72 запоминающими регистрами для сложения, центральным блоком умножения и деления, мог вычислять элементарные трансцендентные функции. Машина работала с 23-значными десятичными числами и выполняла операции сложения за 0,3 секунды, а умножения – за 3 секунды.

Машина Z -3 К.Цузе (1941-43гг)

МАРК-1 Г.Эйкена (1943г)

Примерно в то же время в Англии начала работать первая вычислительная машина на реле, которая использовалась для расшифровки сообщений, передававшихся немецким кодированным передатчиком. К середине XX века потребность в автоматизации вычислений (в том числе для военных нужд – баллистики, криптографии и т.д.) стала настолько велика, что над созданием машин, подобных "Марк-1" и "Марк-2" работало несколько групп исследователей в разных странах.

Работа по созданию первой электронно вычислительной машины была начата, по-видимому, в 1937 году в США профессором Джоном Атанасовым, болгарином по происхождению. Эта машина была специализированной и предназначалась для решения задач математической физики. В ходе разработок Атанасов создал и запатентовал первые электронные устройства, которые впоследствии применялись довольно широко в первых компьютерах. Полностью проект Атанасова не был завершен, однако через три десятка лет в результате судебного разбирательства профессора признали родоначальником электронной вычислительной техники.

Джон Атанасов - родоначальник электронной вычислительной техники.

3.ЭВМ первого поколения.

Новым периодом в развитии вычислительной техники стало использование электронных ламп. Изобретённые Флемингом в 1904 г они постоянно совершенствовались и в 40-ых годах стало возможно их использование в вычислительных машинах.

С изобретением первых ЭВМ появилось и понятие поколения ЭВМ. Любая классификация условна, но большинство специалистов согласилось с тем, что различать поколения следует исходя из той элементной базы, на основе которой строятся машины. Таким образом, первое поколение представляется ламповыми машинами.

Электронные лампы

4.ЭВМ второго поколения .

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве.

Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения.

5.ЭВМ третьего поколения

Приоритет в изобретении интегральных схем, ставших элементной базой ЭВМ третьего поколения, принадлежит американским ученым Д. Килби и Р. Нойсу, сделавшим это открытие независимо друг от друга. Массовый выпуск интегральных схем начался в 1962 году, а в 1964 начал быстро осуществляться переход от дискретных элементов к интегральным. Упоминавшийся выше ЭНИАК размерами 9 ´ 15 метров в 1971 году мог бы быть собран на пластине в 1,5 квадратных сантиметра. Началось перевоплощение электроники в микроэлектронику. Несмотря на успехи интегральной техники и появление мини-ЭВМ, в 60-х годах продолжали доминировать большие машины. Таким образом, третье поколение компьютеров, зарождаясь внутри второго, постепенно вырастало из него.Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

6.ЭВМ четвёртого поколения

Начало 70-х годов знаменует переход к компьютерам четвертого поколения – на сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Другим признаком ЭВМ нового поколения являются резкие изменения в архитектуре.

Техника четвертого поколения породила качественно новый элемент ЭВМ – микропроцессор. В 1971 году пришли к идее ограничить возможности процессора, заложив в него небольшой набор операций, микропрограммы которых должны быть заранее введены в постоянную память. Оценки показали, что применение постоянного запоминающего устройства в 16 килобит позволит исключить 100 200 обычных интегральных схем. Так возникла идея микропроцессора, который можно реализовать даже на одном кристалле, а программу в его память записать навсегда. В то время в рядовом микропроцессоре уровень интеграции соответствовал плотности, равной примерно 500 транзисторам на один квадратный миллиметр, при этом достигалась очень хорошая надежность.

6.1. Персональные компьютеры

Хотя и персональные компьютеры относятся к ЭВМ 4-го поколения, все же возможность их широкого распространения, несмотря на достижения технологии СБИС, оставалась бы весьма небольшой.

В 1970 году был сделан важный шаг на пути к персональному компьютеру – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intеl сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центрально­му процессору большого компьютера. Так появился пер­вый микропроцессор I nt еl 4004 , кото­рый был выпущен в продажу в 1971 г. Это был настоя­щий прорыв, ибо микропроцессор Intеl 4004 размером менее 3 см был производительнее гигантских машин 1-го поколения.

В 1972 году появился 8-битный микропроцессор Intel 8008 . Размер его регистров соответствовал стандартной единице цифровой информации – байту. Процессор Intel 8008 являлся простым развитием Intel 4004.

Но в 1974 году был создан гораздо более интересный микропроцессор Intel 8080 . С самого начала разработки он закладывался как 8-битный чип. У него было более широкое множество микрокоманд (множество микрокоманд 8008 было расширено). Кроме того, это был первый микропроцессор, который мог делить числа. И до конца 70-х годов микропроцессор Intel 8008 ста­л стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

Сегодня вычислительная техника и ПЭВМ стремительно развиваются и повсеместно входят в нашу жизнь. Развивается микроэлектроника, лазерная электроника, средства хранения и передачи информации, и программное обеспечение. С развитием сети Интернет появилась возможность обмена информацией между компьютерами всего мира.

Удвоение производительности ПЭВМ происходит каждый год и этот показатель постоянно сокращается. Но у полупроводниковых процессоров так же существует предел производительности. Поэтому перспективным считается направление квантовой электроники, основанной на принципах квантовой механики. Возможно, квантовые компьютеры станут в скором времени ЭВМ пятого поколения.

Современный компьютер.

Заключение

В своем выступлении я попыталась рассказать об истории развития компьютерной техники.

В первом разделе работы был сделан подробный анализ о том, что средства вычислительной техники появились достаточно давно, так как потребность различного рода вычислениях и расчетах существовала уже на самых ранних стадиях развития цивилизации.

А математическая наука, одной из важнейших задач, которой была выработка точных правил этих вычислений, по праву относится к числу древнейших наук. Различные устройства, облегчающие и ускоряющие процесс вычислений, изобретались человеком еще в очень отдаленные времена. Так, история возникновения счетов теряется в глубине столетий, аналогичные по значению устройства использовались многими народами.

Во втором разделе говорилось о бурном развитии вычислительной техники, одной из которых была ЭВМ ENIAC .

А в третьем разделе рассказывается о создании первых ПК, миникомпьютеров начиная с 80-года.

Данная теоретическая работа по информатике заслуживает внимание для подробного изучения для учащихся 5-6-7- классов общеобразовательных школ в изучении предмета по информатике.

Кроме того, данную работу об истории развития компьютерной техники в мировом масштабе можно рекомендовать для широкого круга, для тех, кто впервые начинает заниматься изучением для работы компьютерной техники в работе и повседневной жизни.

Список литературы

М. Гук «Аппаратные средства IBM PC » С-Пб. 1997

Жигаев А. Н. Основы компьютерной грамоты –Л. Машиностроение. 1987 г – 255 с.

Богатырев Р.В. На заре компьютеров. // Мир ПК. 2004. - № 4

Фигурная В. С. . Из истории компьютеров.// Мир ПК. 2005. - № 1

Шафрин Ю. Основы компьютерной технологии учебное пособие для 7 – 11 классов по курсу «Информатика и вычислительная техника». – Москва.: ABF 1996

Цель, гипотеза, актуальность, задачи этапы изучаемой темы - стр. 2;

Введение - стр. 3;

История развития вычислительной техники - стр. 4;

Электромеханические вычислительные машины - стр. 7;

ЭВМ первого поколения - стр. 9; ЭВМ второго поколения - стр. 10;

ЭВМ третьего поколения - стр. 10;

ЭВМ четвёртого поколения - стр. 11;

Персональные компьютеры - стр. 11;

Заключение - стр. 13;

Список литературы - стр. 15.

Первым устройством, предназначенным для облегчения счета, были счеты. С помощью костяшек счетов можно было совершать операции сложения и вычитания и несложные умножения.

1642 г. - французский математик Блез Паскаль сконструировал первую механическую счетную машину «Паскалина», которая могла механически выполнять сложение чисел.

1673 г. — Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия.

Первая половина XIX в. - английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер. Бэббидж называл его аналитической машиной. Он определил, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Компьютер по Бэббиджу — это механическое устройство, программы для которого задаются посредством перфокарт - карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).

1941 г. — немецкий инженер Конрад Цузе построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле.

1943 г. — в США на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал компьютер под названием «Марк-1». Он позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра), и использовался для военных расчетов. В нем использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. «Марк-1» имел размеры: 15 * 2-5 м и содержал 750 000 деталей. Машина была способна перемножить два 32-разрядных числа за 4 с.

1943 г. - в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Проспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAC на основе электронных ламп.

1945 г. - к работе над ENIAC был привлечен математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. В своем докладе фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т. е. универсальных вычислительных устройств. До сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил Джон фон Нейман.

1947 г. - Экертом и Мочли начата разработка первой электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый образец машины (UNIVAC-1) был построен для бюро переписи США и пущен в эксплуатацию весной 1951 г. Синхронная, последовательного действия вычислительная машина UNIVAC-1 была создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC. Работала она с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство емкостью 1000 12-разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки.

1949 г. - английским исследователем Морнсом Уилксом построен первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана.

1951 г. - Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации, В машине «Whirlwind-1» впервые была применена память на магнитных сердечниках. Она представляла собой 2 куба с 32-32-17 сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16-разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на четность.

1952 г. - фирма IBM выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12 000 диодов. Усовершенствованный вариант машины IBM 704 отличался высокой скоростью работы, в нем использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой.

После ЭВМ IBM 704 была выпущена машина IBM 709, которая в архитектурном плане приближалась к машинам второго и третьего поколений. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода - вывода.

1952 г. — фирма Remington Rand выпустила ЭВМ UNIVAC-t 103, в которой впервые были применены программные прерывания. Сотрудники фирмы Remington Rand использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием «Short Code» (первый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Мочли).

1956 г. - фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти - дисковые запоминающие устройства (ЗУ), значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC. Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12000 об. /мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10 000 знаков каждая.

1956 г. - фирма Ferranti выпустила ЭВМ «Pegasus», в которой впервые нашла воплощение концепция регистров общего назначения (РОН). С появлением РОН устранено различие между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров-аккумуляторов.

1957 г. — группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН. Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров.

1960-е гг. — 2-е поколение ЭВМ, логические элементы ЭВМ реализовываются на базе полупроводниковых приборов-транзисторов, развиваются алгоритмические языки программирования, такие как Алгол, Паскаль и другие.

1970-е гг. - 3-е поколение ЭВМ, интегральные микросхемы, содержащие на одной полупроводниковой пластине тысячи транзисторов. Начали создаваться ОС, языки структурного программирования.

1974 г. - несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера — устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя.

1975 г. - появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800 на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер имел оперативную память всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали.

Конец 1975 г. — Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, позволивший пользователям просто общаться с компьютером и легко писать для него программы.

Август 1981 г. — компания IBM представила персональный компьютер IBM PC. В качестве основного микропроцессора компьютера использовался 16-разрядный микропроцессор Intel-8088, который позволял работать с 1 мегабайтом памяти.

1980-е гг. — 4-е поколение ЭВМ, построенное на больших интегральных схемах. Микропроцессоры реализовываются в виде единой микросхемы, Массовое производство персональных компьютеров.

1990-е гг. — 5-е поколение ЭВМ, сверхбольшие интегральные схемы. Процессоры содержат миллионы транзисторов. Появление глобальных компьютерных сетей массового пользования.

2000-е гг. — 6-е поколение ЭВМ. Интеграция ЭВМ и бытовой техники, встраиваемые компьютеры, развитие сетевых вычислений.