ЭВМ серии «М»
Пока академик Лебедев работал над электронно-вычислительным устройством в Киеве, в Москве образовывалась отдельная группа электротехников. Сотрудники Энергетического института имени Кржижановского Исаака Брука (электротехник) и Башира Рамеева (изобретатель) в 1948 году подают в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. В начале 50-х Рамеев становится руководителем отдельной лаборатории, где и предназначалось появиться этому устройству. Буквально за один год разработчики собирают первый прототип машины М-1. По всем техническим параметрам это было устройство, намного уступающее МЭСМ: всего 20 операций в секунду, тогда как машина Лебедева показывала результат в 50 операций. Неотъемлемым преимуществом М-1 были ее габариты и энергопотребление. В конструкции использовано всего 730 электрических ламп, они требовали 8 кВт, а весь аппарат занимал лишь 5 м2.
Слайд 11Второе поколение ЭВМ Логические схемы второго поколения ЭВМ строились на дискретных полупроводниковых
и магнитных элементах (диоды, биполярные транзисторы, тороидальные ферритовые микро трансформаторы). В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом (платы из фольгированного гетинакса). Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках1 и на флоппи-дисках — промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.
Компьютерное поколение
Слайд 7Первое поколение ЭВМ В 1946 году американские ученые Джон Мокли и Дж.
Преспер Эккерт сконструировали электронный числовой интегратор и вычислитель(ЭНИАК) — компьютер, в котором электромеханические реле были заменены на электронные вакуумные лампы.
Применение вакуумных ламп позволило увеличить скорость работы ЭНИАК в 1000 раз по сравнению с «Марк I». ЭНИАК состоял из 18000 вакуумных ламп, 70000 резисторов, 5 миллионов соединительных спаек и потреблял 160 кВт электрической энергии, что по тем временам было достаточно для освещения большого города. ЭНИАК использовался для расчета баллистических таблиц, расчетов в области атомной энергетики (то есть повторением того, что делали немцы), аэродинамики.В 1951 году был создан первый компьютер, предназначенный для коммерческого использования, — УНИАК (универсальный автоматический компьютер). В 1952 году с помощью УНИАК был предсказан результат выборов президента США.
На фото: ЭНИАК
Второе поколение: ЭВМ, основанные на транзисторах
Когда вместо ламп пришли транзисторы, это сразу подтолкнуло все технологии, связанные с ЭВМ. Резко уменьшилось потребление электричества, резко уменьшились размеры ЭВМ, увеличилось быстродействие. ЭВМ из монстров, занимавших целые этажи зданий, превратились сначала в устройства, размером со шкаф, потом — в чемодан, размещающийся на столе, потом — в небольшую коробку, потом стали еще меньше. А баги, вместо сгоравших на контактах тараканов, превратились в ошибки в программном обеспечении.
По мере совершенствования технологии компьютеры превратились из набора соединенных между собой пучками проводов шкафов, состоящих из соединенных между собой пучками проводов полок, состоявших из соединенных между собой проводами плат — в набор соединенных между собой проводами плат. Устройства внешней памяти и ввода/вывода тоже менялись очень быстро. Вместо магнитных барабанов пришли магнитные диски, чья емкость стала стремительно увеличиваться. От нескольких мегабайт до десятков мегабайт (в наше время — уже до терабайт).
Из ЭВМ второго поколения хорошо известны мэйнфреймы IBM, фирма DEC выпустила свою первую модель PDP-1. У нас, в СССР, была выпущена БЭСМ-6.
Транзисторы
Подобно электронным лампам, транзисторы представляют собой электронные переключатели или затворы, которые используются для усиления или управления током, а также для включения и выключения электрических сигналов. Их называют полупроводниками, потому что они содержат элементы, которые находятся между проводниками и изоляторами.
Транзисторы — это строительные блоки любого микрочипа. Они также более надежны и энергоэффективны, а также способны лучше и быстрее проводить электричество.
Транзистор имел намного лучшие характеристики из-за своего крошечного размера, а также более низкого энергопотребления и меньшего тепловыделения.
Транзистор передает электрические сигналы через резистор. Это было очень надежно по сравнению с электронными лампами.
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭВМ.
|
В 1642 году французский учёный Блез Паскаль сконструировал первую механическую счётную машину. Она представляла систему взаимодействующих колесиков, каждое из которых соответствовало одному разряду десятичного числа и содержало цифры от 0 до 9. Когда колесико совершало полный оборот, следующее сдвигалось на одну цифру. Машина Паскаля могла только складывать и вычитать. |
||
|
Немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц создал в 1694 году счетную машину (арифмометр Лейбница), обладающую гораздо большими возможностями. Она выполняла все арифметические операции, но была слишком громоздкой, а скорость ее работы оставляла желать лучшего. |
||
|
Значительный вклад в развитие вычислительной техники внёс английский математик и изобретатель Чарльз Бэббидж. Идея построения «разностной машины» для вычисления навигационных, тригонометрических, логарифмических и других таблиц возникла у него в 1812 году. Название она получила из-за использования метода «конечных разностей». К 1822 году он построил действующий прототип, на котором он рассчитал, в частности, таблицу квадратов. Около 1833 года ему пришла в голову идея «аналитической машины», после чего он разностную машину практически похоронил, так как возможности новой машины значительно перекрывали возможности разностной. Это была первая в истории идея ЦВМ. Аналитическая машина Бэббиджа содержала все узлы сегодняшнего компьютера: ОЗУ на регистрах из колес (Бэббидж назвал его «store» — склад), АЛУ – арифметико-логическое устройство («mill» — мельница), Устройство управления и устройства ввода-вывода, последних было |
||
|
В течение десятков лет самой распространенной в России счетной машиной был арифмометр, изобретенный инженером В.Т. Однером в 1874 году. Начиная с 1931 года в СССР выпускается арифмометр ”Феликс”, один из вариантов арифмометра Однера |
||
|
В 1888 году Герман Холлерит создает табулятор, в котором информация, нанесенная на перфокарты, расшифровывалась электрическим током. С помощью этого устройства проводили обработку результатов переписи населения в нескольких странах. В 1896 году Холлерит основал фирму по сбыту своих машин, которая стала одной из четырех фирм, положивших начало корпорации IBM |
||
|
Практически до 70-х годов ХХ века на машинно-счетных станциях Наиболее эффективно табулятор выполняет сложение и вычитание. |
||
|
Первая универсальная логарифмическая линейка, пригодная для |
Лучшие изобретатели компьютеров второго поколения
Конечно, получить все вышеперечисленное было бы невозможно без нескольких мозгов, которые, без сомнения, вошли в историю в соответствующих областях и в вычислительной технике в целом.
Джин Амдаль
Мы начнем с человека, который не выделяется как изобретатель, но все же заслуживает признания в этом посте, потому что он был главным архитектором первой серии скользящих машин одного и того же программного обеспечения , но с разными спецификациями и размерами, который выделялся именно своим дизайном и изменчивой архитектурой, но идеально подходил для каждой машины.
Этот человек, основатель четырех успешных компаний в этом секторе, был награжден в 1983 году за вклад в разработку, производство и применение высокопроизводительных компьютеров. В 1987 он также получает приз Эккерта-Мочли за вычислительные инновации. Два года спустя получает награду в качестве предпринимателя в компьютерном секторе. Все это означает, что в 1992 журнал Computerworld считает его одним из 25 человек, которые изменили мир .
В дополнение к вышесказанному, он дает свое название закону ( закон Амдала ), который является не чем иным, как формулой, подтверждающей, что, с одной стороны, не имеет смысла включать больше процессоров в параллельная система.
Дж. Бардин, В. Браттен и В. Шокли
В равной степени заслуживают похвалы эти три человека, первый инженер-физик и следующие физики, изобрел транзистор , о котором было объявлено в 1948 году, но потребовалось четыре года, чтобы увидеть свет , То есть они являются ответственными за компьютеры второго поколения .
Эта важная веха и отличная работа, которую они проделали в области изучения полупроводников, вскоре после этого получили , в 1956 году Нобелевскую премию по физике .
Морис Уилкс
Этому вычислительному исследователю мы обязаны микропрограммированием , концепцией, которая была завершена в 1951 году, но оперативно не использовалась на рыночном компьютере, EDSAC 2 до года 1958 .
Другими идеями, которые были реализованы очень хорошо и которые еще больше улучшили узнаваемость этого человека, были макросы, символические метки для кода или библиотеки функций , необходимые для любого языка программирования.
Королевское общество решает сделать его членом в 1956 году. По возвращении в Англию в 1993 году ему было присвоено звание в честь доктора наук . Он фигурирует в списке почетных званий за 2000 год.
преимущество
— Это были самые быстрые вычислительные устройства своего времени.
— Вместо машинного языка использовался ассемблер. Следовательно, их было легче программировать благодаря использованию этого языка.
— Они требовали гораздо меньше энергии для выполнения операций и не выделяли много тепла. Таким образом, они не стали такими горячими.
— Транзисторы уменьшили размер электронных компонентов.
— Компьютеры были меньше по размеру и обладали большей портативностью по сравнению с компьютерами первого поколения.
— Они использовали более быстрые периферийные устройства, такие как ленточные накопители, магнитные диски, принтеры и т. Д.
— Компьютеры второго поколения были надежнее. К тому же у них была лучшая точность расчетов.
— Они были дешевле.
— У них была лучшая скорость. Они могли вычислять данные за микросекунды.
— У них было более широкое коммерческое использование.
БЭСМ — быстрая, как снаряд
В том же 1952 году команда Лебедева построила БЭСМ-1.
- В машине было 5000 электронных ламп.
- Она могла выполнять 8000–10 000 операций в секунду.
- Внешняя память — на магнитных барабанах (два барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (четыре барабана по 30 000 слов). Машина имела общую память для команд и данных — всё по архитектуре фон Неймана.
- Система представления чисел — двоичные с плавающей точкой.
- Система команд — трёхадресная. В каждой команде содержатся код операции, два адреса исходных операндов и адрес результата операции.
В 1953 году на международной конференции в Дармштадте БЭСМ-1 признали самым быстродействующим компьютером в Европе. По скорости работы и объёму памяти она уступала только американской IBM 701.
Сергей Лебедев и Владимир Мельников у машины БЭСМ АН СССРФото: «Виртуальный компьютерный музей»
В столице оценили работу Лебедева и назначили его директором московского Института точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ). БЭСМ перевезли в Москву и установили на первом этаже института. На ней решали научные и прикладные задачи, казавшиеся в то время неразрешимыми из-за большого объёма вычислений.
БЭСМ могла рассчитать траекторию полёта снаряда быстрее, чем снаряд долетал до цели. В то время это было огромным достижением. А ещё именно на БЭСМ-1 была рассчитана траектория полёта ракеты, доставившей на Луну вымпел СССР в 1959 году.
В 1960 году БЭСМ-1 разобрали, и по этому поводу сотрудники ИТМиВТ даже написали эпитафию.
Линейки, таблицы и монограммы
Сложные расчеты потребовались в xvii веке. Это время, когда необходимость сложных математических операций стала жизненно важна. Возникла потребность в работе с многозначными числами.
В период с 1614 по 1623 в свет вышли совершенно новые типы вычислителей:
- логарифмическая линейка;
- логарифмические таблицы;
- возникновение механических арифмометров;
- палочки Непера.
В 19 веке, взяв за основу логарифмы и логарифмические линейки появился их графический аналог – номограммы. Они использовались для проведения расчетом совершенно разных функций.
Логарифмические таблички
В 1614 мир узнал определение логарифмов и их значения. Непер решил заменить сложное умножение на простое сложение. Для этого он при помощи спецтаблиц сопоставил геометрические и арифметические прогрессии. Первая считалась исходной. Деление в этом случае автоматические заменяется на более простое и понятное человеку вычитание.
Логарифмические таблицы расширялись и уточнялись другими математиками. Задействованы в научных и инженерных решениях более трех веков. Не выходили из «моды» до изобретения компьютеров и современных калькуляторов.
Линейки
Стоит обратить внимание и на такой элемент, как логарифмическая линейка. Создается путем нанесения соответствующей шкалы
Это – один из механических вычислителей.
Приближенная к упомянутой конструкции теорию предложил астроном Эдмунд Гюнтер в начале 17 века. Он сказал, что можно на линейку нанести логарифмическую шкалу, а затем посредством двух циркулей складывать и вычитать их.
Но в 1622 Уильям Отред опубликовал усовершенствованную логарифмическую линейку в «Кругах пропорций». Она была:
- круговой – при первом выпуске;
- прямоугольной – после 1633.
Далее устройство делали более совершенным. Для этого создавали «движки», разметки по обе стороны, добавляли шкалы Уингейта, отмечали часто задействованные числа. В середине 19 века «девайс» оснастили бегунком.
Использовали такие линеечки несколько поколений инженеров и других мастеров. На их базе созданы следующие вычислители:
- артиллерийская линейка;
- линейка Дробышева;
- навигационная;
- кардиологическая;
- офицерская.
А еще появились навигационные расчетчики. Логарифмические линейки в будущем заменили карманные, привычные современному человеку калькуляторы.
Номограммы
С развитием рассматриваемых машин в мире появлялись разные приспособления для проведения тех или иных подсчетов. Пример – номограммы. Это – простейшие вычислители. Для них требуется:
- шкала;
- линейка (координатная сетка тоже годится);
- циркуль.
Дополнительные вспомогательные элементы обычно не задействованы. Результаты просматриваются визуально, после чего фиксируются на бумаге. Для умножения и деления наносится логарифмическая шкала рядом с обычной, после – используется циркуль. Так получают вычислитель.
Теория номографических построений разработана французский математиком Лаланном в 1843. Она опирается на теории Оканя, который впервые внедрил понятие «номограмма». В России с соответствующей темой впервые работал Герсеванов, после – Глаголев. Он создал первую советскую номографическую школу.
Арифмометры
Плоды человеческих трудов должны быть зафиксированы в истории. Так, развивая механику и прочие науки, люди научились создавать вычислительные устройства различной сложности. В 1623 Вильгельм Шиккард разработал первый арифмометр – «Считающие часы». Он умел выполнял всего 4 математических действия. Работало приспособление за счет звездочек и шестеренок.
Далее появились машины Паскаля и Лейбница. Последний раскрыл человечеству, что такое двоичная система счисления. На ней основаны современные компьютеры. Но до 1940-х многие разработки (включая те, что делал французский учены Чарльз Бэббидж) основывались на сложной в реализации десятичной системе.
В 1820 появилась новая вещь для вычислений. Она получила название арифмометра Томаса. Умела:
- вычитать;
- делить;
- умножать;
- складывать.
В 1945 Штаффель воссоздал счетную машину, которая дополнительно вычисляла квадратные корни. Арифмометры, которые начали считать десятичные числа, применялись на практике до 1970.
Какие характеристики определяют второе поколение компьютеров?
С половиной продолжительности первое поколение , занимает всего шесть лет нашей истории, из 1958 1964 к .
Что его характеризует:
- В первую очередь его характеристики — это внедрение транзисторов , которые были изобретены несколько лет назад в архитектуре компьютеров, в замена вакуумных клапанов . Электронная лампа занимала столько же, сколько 200 транзисторов.
Этот аспект подводит нас к другому важному аспекту компьютеров тех лет: их размеру. Эта замена позволила построить гораздо меньшие машины .
Кроме того, они производили меньше тепла, поэтому потребность в вентиляции была меньше.
Это также влияет на потребление энергии, которое снижается.
Ils использовать более продвинутые языки чем известный до сих пор (машинный язык, который был двоичным)
Их называют » верхняя часть линии И действительно, мы видели более одного из различных устройств, появившихся на рынке.
Процессоры проектировать намного проще благодаря прошивка , концепция, разработанная в 1959 году.
. память на магнитном сердечнике широко используются, практически полностью заменяя тумблеры.
Все вышеперечисленные и другие особенности, такие как их повышенная надежность и мощность, делают их более коммерческими устройствами, более близкими к обществу.
Продается Кобол , первый язык программирования высокого уровня, хотя он и был разработан в предыдущем поколении, он появится лишь через несколько лет.
Миникомпьютеры выходящий .
Включены дополнительные функции, такие как возможность печати.
Программы, ориентированные на конкретные функции, становятся более востребованными, а вместе с ними, конечно, и компьютеры.
Использование этих машин расширяется. , включая хранение, управление запасами, регистрацию, бухгалтерский учет, расчет заработной платы и т. д.
Какие популярные компьютеры появились во втором поколении компьютеров?
Конечно, у нас есть определенные машины, которые были полноправными героями этих лет:
IBM 1401
Он был запущен в 1959 году и представлял собой базовый мэйнфрейм с транзисторной базой, который работал с известными перфокартами . У него было общее назначение, и его 12 000 проданных устройств сделали его успешным, считая, по сути, самым успешным в истории вычислительной техники .
Еще одним аспектом, который следует выделить, была память магнитного сердечника на 4000 символов , вскоре после этого увеличенная до 16000.
IBM 1620
Базовый блок 1959 года, также основанный на транзисторах, что логично, который в принципе имел с одной перфорированной бумажной лентой, которая вскоре после этого была заменена перфорированными картами . Он имел память на магнитных сердечниках 60000 десятичных цифр .
Его использование было научным и, в отличие от всех предыдущих, разработанных для этой цели, он считался первым экономичным компьютером.
PDP-1
Программируемый обработчик данных-1 -это машина, которая, с другой стороны, принадлежит DEC. Это был первый прибор, который использовался в лаборатории его персоналом , а не специализированными компьютерными техниками. Его целью было помочь в научных исследованиях.
Он был запущен в 1960 году и, в дополнение к этому, является точкой в истории компьютерных технологий, поскольку он используется для запуска первой видеоигры и превращения в основной элемент в хакерской культуре Массачусетского технологического института.
Он использовал перфорированную бумажную ленту для хранения информации , вдохновив некоторое программное обеспечение для редактирования текста.
Серия 360
Это было целое семейство компьютеров, которые работали с одним и тем же программным обеспечением, но устанавливали разные спецификации для скорости (от 0,034 Мбит / с до 1,7), и емкости (от 8 Кб до 8). МБ) и, следовательно, по другой цене.
Они появляются в 1964 году как целая революция , потому что они могут охватить «огромное» количество пользователей, предоставляя им, кроме того, различное использование, как коммерческое, так и научное.
Его дизайн также важен . Он вдохновляет будущие устройства и поэтому рассматривается как отправная точка того, что станет следующим поколением компьютеров .
IBM Strench
Это первый суперкомпьютер, построенный с использованием этой транзисторной системы , который характеризует компьютеры второго поколения.
Он появился в 1961 году и, несмотря на несоответствие ожиданиям, был самым быстрым за три года. Не имея ожидаемого успеха, он показал разницу между ожидаемой и реальной доходностью, что его цена была разделена на две части, чтобы иметь возможность продать ее.
Несмотря на это, считается одной из самых важных машин при создании нескольких технологий , которые были действительно успешными и использовались в течение многих лет, таких как логика модульной транзисторной системы, прерывания обобщенные инструкции по защите памяти, мультипрограммированию или каналированию .
Четвертое поколение ЭВМ
Годы применения: с 15 ноября 1971 года по наши дни
Элементная база: микропроцессоры и БИС (большие интегральные схемы) и СБИС (сверхбольшие интегральные схемы, в кристалле которых размещаются до 10 млн элементов)
Скорость: миллионы операций в секунду.
Особенности: компактность и миниатюризация, персонализация вычислительных устройств
К событию приложили руки и головы несколько умнейших людей. В 1969 году японская компания Nippon Calculating Machine, Ltd. разрабатывала новый настольный калькулятор для довольно сложных бухгалтерских вычислений. Для выполнения различных задач требовалось 12 специальных микросхем, каждая выполняла свою задачу, их заказали компании Intel/ 32-летний сотрудник Intel Маршиан Эдвард «Тед» Хофф предложил заменить эту кучу микросхем до трех: одной центральной – которая будет выполнять арифметические функции и менять их в соответствии с логикой задачи, ПЗУ (постоянного запоминающего устройства), которое будет хранить программное обеспечение и ОЗУ, где будут содержаться данные пользователя. Итальянский физик Федерико Фаджин объединил все это в один чип. Ему помогал японец Масатоси Сима. 15 ноября 1971 года Intel представила микросхему 4004 – это был
Первый в мире микропроцессор, который на одном кристалле 3Х4 мм сосредоточил все возможности процессора большой ЭВМ, стоил $200 и был самой инновационной ИС своего времени.
Скорость этих машин достигла миллионов операций в секунду, оперативная память плавно перешла на мегабайты, а теперь и на гигабайты. Стали возможны комплексы многопроцессорных компьютеров – именно так стали их называть в четвертом поколении.
Именно в четвёртом поколении компьютер приобрел всю современную периферию: монитор, клавиатуру, мышь, принтер, сканер. Появились 3D принтеры и стал способен работать со множеством узкоспециальных приборов и датчиков.
Именно в четвёртом поколении ЭВМ компьютер вторгся практически во все сферы человеческой деятельности, от обычных расчетов до современнейших производств, систем генерации и распределения электроэнергии, контроля опасных технических объектов, сложнейших областей медицины.
Именно в четвертом поколении ЭВМ компьютер стал персональным. Теперь вычислительная техника уже не принадлежность крупных компании, богатых людей и профессионалов – каждый может позволить себе собственный компьютер, да и мало у кого их сейчас только по одному. Основами программирования овладевать все больше людей, не имеющих специального образования, появилось множество привлекательных продуктов и профессиональных программ. Компьютер сделал множество профессий доступными в домашних условиях. Бухгалтерские программы, верстка книг и журналов, торговля, прием и обработка заказов на оффлайновые услуги, обучающие программы, игры. Мир опутали сети, Интернет навсегда пришел в каждый дом. Доступной стала любая информация – книги, фильмы, новости, каталоги, базы данных.
Именно в четвертом поколении компьютер с подачи Стива Джобса поселился у человека в кармане, то что раньше занимало несколько комнат или даже цехов с холодильными установками и тратило сотни киловатт, теперь мы носим с собой. Банковские услуги, страхование, покупка билетов на любой вид транспорта – все всегда под рукой.
Третье поколение ЭВМ
Слайд 23Пятое поколение ЭВМ ЭВМ пятого поколения — это ЭВМ будущего. Программа разработки,
так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки — задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на «почти естественном» языке, что от них требуется.Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры.На ЭВМ пятого поколения ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработке всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие «интеллектуализации» компьютеров — устранения барьера между человеком и компьютером.
