<<
>>

ПОКОЛЕНИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

История развития средств вычислительной техники состоит из временных этапов, каждому из которых присущи характерные признаки, позволяющие в хронологическом порядке систематизи- ровать и выделить однородные ЭВМ в условные группы.
Каждая такая группа относится к конкретному поколению вычислительных машин.

Изначально поколения ЭВМ различали между собой по исполь- зуемой элементной базе и ключевым технологическим решениям, поэтому смену поколений будем фиксировать, в первую очередь, по времени реализации первых ЭВМ на качественно новой эле- ментной базе. Данное разделение на поколения считается не чет- ким, хотя прогресс в области элементной базы всегда был опреде- ляющим в развитии ЭВМ.

В настоящее время при установлении поколения ЭВМ учитыва- ют дополнительные факторы: языки программирования, средства связи с пользователем, машинные ресурсы (быстродействие, ем- кость оперативного запоминающего устройства). Даже такое уточ- нение требований к определению поколений не в состоянии устра- нить размытые временные границы между поколениями машин, так как в один и тот же период проектировались или выпускались ЭВМ совершенно разных уровней.

Идеи, изобретения и стремление людей автоматизировать про- цесс вычислений имеют длинную историю. С древних времен люди стремились облегчить и упростить процесс выполнения арифмети- ческих операций с большими числами на основе ручных и механи- ческих устройств.

В пятом столетии появилось простейшее (возможно, первое) и широко используемое счетное устройство — абак.

Абак представлял собой доску, на которой проводили линии или выдалбливали желобки; счет осуществлялся путем передвижения по ним счетных марок (костяшек, камней и т.д.). Основная заслуга

изобретателей абака — создание позиционной системы представ- ления чисел. Устройство применялось для арифметических вычис- лений в Древней Греции, Риме, затем в Западной Европе.

В странах Дальнего Востока был распространен китайский аналог — суан-пан и японский соробан с шариками, нанизанными на прутики, в Рос- сии — счеты.

Счеты появились приблизительно в XVII в. и в отличие от раз- личных модификаций абака использовали десятичную, а не пяте- ричную систему счисления.

В конце XV в. Леонардо да Винчи разработал эскиз механиче- ского 13-разрядного суммирующего устройства, работоспособ- ность которого была подтверждена в наши дни изготовлением дей- ствующего макета.

Первая механическая счетная машина была описана в 1623 г. В. Шиккардом. Она была реализована в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения четырех арифметических опе- раций с 6-разрядными числами.

В XVII в. была изобретена логарифмическая линейка — ручной счетный инструмент, позволяющий выполнять несколько опера- ций: умножение и деление чисел, возведение в степень, вычисле- ние логарифмов, тригонометрических функций. Принцип действия логарифмической линейки основан на том, что умножение и деле- ние чисел заменяется соответственно сложением и вычитанием их логарифмов.

В 1642 г. Блез Паскаль создал суммирующую машину, а серия из 50 таких машин показала возможность автоматизации умственного труда. Принято считать, что машина Паскаля положила начало ме- ханического этапа развития вычислительной техники.

Немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц в 1673 г. скон- струировал машину четырех действий, которая выполняла не толь- ко сложение, вычитание, умножение, деление, но и извлечение квадратного корня. В ней Г. В. Лейбниц впервые применил двоич- ную систему счисления (0 и 1) вместо привычной десятичной.

В XVIII в. был создан арифмометр; с некоторыми усовершен- ствованиями эти машины использовались до середины XX в.

Французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал в 1802 г. первый образец ткацкого станка, применив перфорированные кар- точки с разным расположением отверстий, которые определяли различные узоры на производимой ткани. Идею Ж. Жаккара управ- лять станком введением в него информации с перфокарт можно считать одной из первых вех в истории программирования вычис- лительных устройств.

Английский математик Чарльз Бэббидж построил в 1820—1822 гг. машину, которая могла вычислять таблицы значений многочленов второго порядка, а в 1833 г. разработал проект универсальной чис- ловой вычислительной машины — прототипа ЭВМ. Она включала в себя память, ячейки которой содержали числа, и арифметическое устройство, состоящее из рычагов и шестеренок и позволявшее вводить в машину инструкции с перфокарт. Поэтому Ч. Бэббиджа часто называют отцом компьютера.

В 1854 г. английский математик Джордж Буль опубликовал труд «Исследование законов мышления, на которых основываются ма- тематические теории логики и вероятностей», в котором описал си- стему операций и законы логики, оперирующие только двумя воз- можными состояниями: «Истина» или «Ложь» (1 или 0). Это позво- лило впоследствии создать логическую схему ЭВМ, производящую действия с двоичными числами, используя базовые операции ИЛИ, И, НЕ.

В 1876 г. российский ученый П. Л. Чебышев сконструировал ме- ханический арифмометр. Это была одна из самых оригинальных вычислительных машин того времени. Академик А. Н. Крылов по- строил в 1912 г. механический интегратор для решения дифферен- циальных уравнений.

В 1888 г. американский инженер Герман Холлерит (основатель фирмы — предшественницы 1ВМ) сконструировал электромехани- ческую машину, которая могла считывать и сортировать статисти- ческие данные, представленные отверстиями в перфокартах. Эта машина, названная табулятором, состояла из реле, счетчиков и сор- тировочного ящика. Исключительность этой машины заключалась в том, что в ней информация, нанесенная на перфокарты, считыва- лась электрическим способом.

В 1938 г. Конрад Цузе (Германия) в домашних условиях собрал электромеханическую машину 71 с программным управлением, клавиатурой для ввода задач, памятью на 64 числа и панелью с лам- почками, на которой высвечивался результат вычислений. Она мог- ла обрабатывать 22-разрядные двоичные числа с плавающей запя- той. В следующей модели Z2 использовался вывод информации на перфоленту.

В 1941 г. К. Цузе создал третью модель — 73, основанную на электромеханических реле и работавшую в двоичной системе счис- ления. Машина 73 состояла из 600 реле счетного устройства и 2 000 реле устройства памяти. Она механически последовательно, шаг за шагом, считывала программу и производила 15... 20 вычислитель- ных операций в секунду.

Идеи создания вычислительных машин с применением элек- тронных устройств возникли в конце 1930-х — начале 1940-х гг. не- зависимо друг от друга в различных странах.

В 1937 г. Джон Атанасов (США) начал разработку специализиро- ванной вычислительной машины, впервые в мире применив элек- тронные лампы в количестве 300 шт.

К 1943 г. при участии Алана Тьюринга в Великобритании была создана вычислительная машина «Колосс» с использованием 2 000 электронных ламп. Работы А. Тьюринга были секретными — впер- вые в мире машина была успешно применена для расшифровки радиограмм военного командования фашисткой Германии, засек- речивание которых производилось на автоматической аппаратуре «Энигма», имеющей значительную стойкость к декодированию.

На основе описания аналитической машины Ч. Бэббиджа в 1944 г. в США была построена машина «Марк-1» на электромехани- ческих реле, которая программировалась при помощи бумажной перфоленты.

Машина имела длину 15,3 м, высоту 2,4 м, массу около 35 т, длину проводов — более 800 км, количество соединений — более 3 млн. Она оперировала десятичными числами длиной до 23 разрядов; время перемножения чисел составляло 4 с. Машина «Марк-1» при- менялась военно-морскими силами США для решения различных задач оборонного характера.

Начиная с 1944 г. в работе над созданием вычислительной техни- ки принял участие американский математик Джон фон Нейман. В 1946 г. он вместе с Г. Голдстайном и А. Берксом опубликовал важ- ную для развития вычислительной техники статью «Предваритель- ное рассмотрение логической конструкции электронного вычисли- тельного устройства». В ней были высказаны две основные идеи, которые используются сейчас во всех ЭВМ: применение двоичной системы счисления и принцип хранимой программы.

Можно считать, что в 1940-е гг. закончилась эра механических и электромеханических вычислительных машин, называемых маши- нами нулевого поколения.

<< | >>
Источник: В.Д.СИДОРОВ, Н.В.СТРУМП. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ. 2014

Еще по теме ПОКОЛЕНИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ:

  1. Осмотр средств вычислительной техники
  2. О.А. Акулов Н.В. Медведев. Информатика и вычислительная техника, 2005
  3. 3.1. Понятие, система, задачи, правовые основы применения средств криминалистической техники
  4. 3.2. Научно-технические средства и методы криминалистической техники, используемые для обнаружения, фиксации и изъятия доказательств
  5. Статья 410. Похищение, присвоение, вымогательство военнослужащим оружия, боевых припасов, взрывчатых или иных боевых веществ, средств передвижения, военной и специальной техники или иного военного имущества, а также завладение ими путем мошенничества или злоупотребления служебным положением
  6. Сергей Александрович Орлов. Теория и практика языков программирования: Учебник для вузов. Стандарт 3-го поколения, 2013
  7. Молодое поколение выбирает субботу!
  8. Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей, 2007
  9. А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы, 2009
  10. Консервативное мышление, «социально свободно парящая интеллигенция» и проблема поколений
  11. 22. Преодолевать в самих себе страсть к насилию – это задача не только сегодняшних поколений, но и будущих
  12. Мудрые мужчины и женщины направили людей своего поколения на путь истинный.