Реферат: Урок №2 (додаток) Тема: Історія

Вступ–2

Урок № 2 (додаток)

Тема: Історія розвитку обчислювальної техніки


1 Історія розвитку обчислювальної техніки.


Електронно-обчислювальні машини (ЕОМ), які з’явились близько 50-ти років тому, відкрили нову сторінку в історії людських знань і можливостей, вивільнили тисячі обчислювачів, в небачених маштабах підняли продуктивність праці вчених, дали можливість вивчати найскладніші процеси. Зараз немає жодної галузі народного господарства, де не можна було б застосувати ЕОМ, більше того, цілі розділи науки не можуть існувати без них.

Поява ЕОМ була підготовлена історичним розвитком засобів обчислень. Потреба в автоматизації обробки даних, в тому числі обчислень, виникла дуже давно. Найдавнішим обчислювальним інструментом, який природа дала людині, була її власна рука. Від пальцевого рахунку беруть свій початок п’ятіркова (одна рука) і десяткова (дві руки) системи числення. Багато тисяч років тому для обчислень використовували дерев’яні палички із зарубками (бірки) та мотузки з вузлами. Але з ростом і розвитком торгівлі вони перестали задовольняти потреби в засобах обчислень. І згодом з’явився спеціальний лічильний прилад, відомий в старовину під назвою “абак”, який являв собою дошку із жолобами, по яких переміщали камінці. Російський абак (рахівниця) з’явився на межі 16-17 століть, хоча деякі дослідники називають значно раніші дати. Головна відмінність рахівниці — це десяткова система числення.

З розвитком суспільства росли потреби в різних обчисленнях, які ставали дедалі складнішими. Це стало причиною появи механічних обчислювальних пристроїв. Першим саред них став підсумовуючий пристрій, який винайшов вже відомий вам вчений Блез Паскаль у 1624 оці. В ньому часовий механізм був перетворений в обчислювальний і замість стрілок рухався диск із нанесеними на ньому числами. Пізніше Паскаль зробив декілька варіантів підсумовуючих пристроїв, але жоден з них не отримав практичого застосування: пристрої були не надійними, користуватись ними без спеціальної підготовки було не можливо. Тим не менше значення підсумовуючих пристроїв Паскаля в історії розвитку обчислювальної техніки дуже велике: вони послужили перехідним інструментом від простих приладів до машин із механічними лічильниками. Створення цих пристроїв стало поштовхом до розробки нових обчислювальних приладів. Робота над обчислювальними пристроями велась в двох напрямках — створення підсумовуючих пристроїв, і пристроїв, які виконували чотири арифметичні дії (арифмометри).

Першим в світі арифмометром стала “арифметична машина”, яку в 1673 році сконструював відомий математик Готфрід Вільгельм Лейбніц. Спочатку Лейбніц хотів лише вдосконалити машину Паскаля, але виявилось, що для виконання операцій множення і ділення потрібний новий принцип. Машина Лейбніца, в якій він використав ступінчастий валик, не отримала широкого застосування. Починаючи із 19 століття арифмометри отримали широке застосування. Але розрахунки на них проводились дуже повільно, а продуктивність пристроїв визначалась вправністю рук людини. Тому введення інформації і управління операціями необхідно було передати машині. Вперше автоматизував обчислювальний процес англійський математик Чарльз Беббідж, який створив проект арифметичної машини — праобраз сучасних комп'ютерів. Ця машина мала виконувати обчислення без участі людини. Проте Беббідж на зміг довести цю роботу до кінця — вона виявилась занадто складною для техніки того часу. Але він розробив всі основні ідеї, і в 1943 році американець Говард Ейкен з допомогою робіт Беббіджа на основі техніки 20 століття - електромеханічних реле - побудував таку машину під назвою “Марк-1”

До цього часу потреба в автоматизації обчислень стала на стільки велика, що над створенням машин такого типу, як побудував Ейкен, одночасно працювало декілька груп дослідників. Починаючи з 1943 р. група спеціалістів під керівництвом Джона Мочлі і Преспера Екерта в США почала конструювати подібну машину уже на основі електронних ламп, а не реле. Їх машини, названі ЕNIAC, працювали в тисячу разів швидше, ніж Марк-1, однак для введення її програми доводилось на протязі декількох годин і навіть декількох днів правильно з’єднувати проводи. Щоб спростити процес введення програм, Мочлі та Екерт почали конструювати нову машину, яка могла б зберігати програму у своїй пам’ті. У 1945 р. до роботи був запрошений знаменитий математик Джон фон Нейман, який підготував доповідь про цю машину. Доповідь була адресована багатьом вченим і отримала велику популярність, оскільки в ній фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування універсальних обчислювальних приладів, які дістали назву “Принципів фон Неймана”.

^ 2 Логічна схема комп'ютера (Принципи фон Неймана)


В своїй доповіді Джон фон Нейман описав, з яких пристроїв повинен складатись комп'ютер для того, щоб він був універсальним і ефективним пристроєм для обробки інформації. Комп'ютер повинен мати такі пристрої:

* арифметико-логічний пристрій, який виконує арифметичні і логічні операції;

* пристрій управління, який організовує процес виконання програм;

* запам’ятовуючий пристрій, (пам’ять) для збереження програм і даних

* зовнішні пристрої для введеняя і виведення інформації.

Перший комп’ютер, в якому були втілені принципи фон Неймана був сконструйовоний в 1949 р. англійським дослідником Морісом Уілксом. З того часу комп’ютери стали більш потужними, але більшість із них було зроблено в відповідності з тими принципами які виклав у своїй доповіді в 1945 р. Джон фон Нейман.

^ 3 Покоління комп'ютерів.

* Перше покоління ЕОМ характеризується використанням електронних ламп. Середня швидкість ЕОМ першого покоління досягала десятка тисяч операцій в секунду.

* У ЕОМ другого покоління лампові схеми були замінені транзисторними. Швидкість ЕОМ другого покоління досягала мільйона операцій в секунду.

* Машини третього покоління побудовані на використанні малих інтегральних схем. Одна мікросхема замінює багато деталей, зменшує габаритні розміри і підвищує швидкість роботи комп'ютера.

* ЕОМ четвертого покоління роблять на великих інтегральних схемах. В одній схемі (менше 1 см. куб.) вміщується блок, який в ЕОМ першого покоління займав цілу шафу. Продуктивність машин четвертого покоління досягає сотень мільйонів операцій в секунду.

* Системи п’того покоління будуть не лише проводити числові розрахунки, але оброблятимуть і смислову інформацію, тобто, це будуть думаючі машини. Проте, спроби винайти штучний інтелект поки що не увінчались успіхом.