Краткая история развития вычислительной техники

Ãîñóäàðñòâåííàÿ àêàäåìèÿ óïðàâëåíèÿ                                   

èì. Ñåðãî Îðäæîíèêèäçå 
 
 
 
 
 

Ðåôåðàò ïî êóðñó êîìïüþòåðíîé ïîäãîòîâêè íà òåìó: 
 
 
 
 
 
 

Âûïîëíèë ñòóäåíò 1 ãðóïïû

“Áàíêîâñêîãî ìåíåäæìåíòà”

Èíñòèòóòà ôèíàíñîâîãî ìåíåäæìåíòà

Ìîðîçîâ Äìèòðèé Àëåêñàíäðîâè÷ 

Ïðîâåðèë

Êàñàòêèí Àíàòîëèé Ñåì¸íîâè÷.  
 

    1995 ã.

    Ñîäåðæàíèå:

    Ââåäåíèå .............................................. 3

    Íàïðàâëåíèÿ ðàçâèòèÿ è ïîêîëåíèÿ ÝÂÌ

    1.Àíàëîãîâûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû (ÀÂÌ) .............. 4

    2.Ýëåêòðîííûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû (ÝÂÌ) ............. 5

    3.Àíàëîãî-öèôðîâûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû (ÀÖÂÌ) ....... 5

    4.Ïîêîëåíèÿ ÝÂÌ ....................................... 6

    Åäèíûå ñåðèè ÝÂÌ

    1.Îòëè÷èÿ ÝÂÌ III ïîêîëåíèÿ îò ïðåæíèõ ................ 7

    2.Îñîáåííîñòè ìàøèí ÅÑ ÝÂÌ ............................ 8

    3.Àãðåãàòíûé ïðèíöèï ïîñòðîåíèÿ ÝÂÌ ................... 9

    4.Èíòåðôåéñ, ñåëåêòîðíûé è ìóëüòèïëåêñíûé êàíàëû ......10

    5.Ñòðóêòóðà ìàøèí ÅÑ ÝÂÌ ..............................11

    6.Ìàøèííûå ýëåìåíòû èíôîðìàöèè ........................12

    7.Ñèñòåìà ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ ....................13

    8.Ïðîãðàììíàÿ ñîâìåñòèìîñòü ...........................15

    9.Çàùèòà ïàìÿòè .......................................15

    10.Ðåæèìû ðàáîòû ÅÑ ÝÂÌ ...............................16

    Ìèêðîïðîöåññîðû è èõ ïðèìåíåíèå

    1.Ýôôåêòèâíîñòü ìèêðîïðîöåññîðîâ ......................17

    2.Ñòðóêòóðà 3-ìàãèñòðàëüíîãî ÌÏ .......................19

    3.Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ÌÏ ...............................20

    Ìíîãîïðîöåññîðíûå âû÷èñëèòåëüíûå ñèñòåìû, ñåòè,

    ÝÂÌ V ïîêîëåíèÿ

    1.Ìàãèñïðàëüíàÿ îðãàíèçàöèÿ ïðîöåññîðîâ ÝÂÌ ...........21

    2.Ìàòðè÷íàÿ ïàðàëëåëüíàÿ îðãàíèçàöèÿ ïðîöåññîðîâ ......21

    3.Ìóëüòèïðîöåññîðíàÿ îðãàíèçàöèÿ ......................22

    4.Ñåòè ñâÿçè ÝÂÌ ......................................23

    5.Îñîáåííîñòè ÝÂÌ V ïîêîëåíèÿ .........................23

    Ââåäåíèå. 
 

    Ñ óâåëè÷åíèåì îáú¸ìà âû÷èñëåíèé ïîÿâèëñÿ ïåðâûé ñ÷¸òíûé ïåðåíîñíîé èíñòðóìåíò - “Ñ÷¸òû”.

    Â íà÷àëå 17 âåêà âîçíèêëà íåîáõîäèìîñòü â ñëîæíûõ âû÷èñëåíèÿõ. ïîòðåáîâàëèñü ñ÷¸òíûå óñòðîéñòâà, ñïîñîáíûå âûïîëíÿòü áîëüøîé îáú¸ì âû÷èñëåíèé ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ.  1642 ã. ôðàíöóçñêèé ìàòåìàòèê Ïàñêàëü ñêîíñòðóèðîâàë ïåðâóþ ìåõàíè÷åñêóþ ñ÷¸òíóþ ìàøèíó - “Ïàñêàëèíó”.

    Â 1830 ã. àíãëèéñêèé ó÷¸íûé Áýáèäæ ïðåäëîæèë èäåþ ïåðâîé ïðîãðàììèðóåìîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíû (“àíàëèòè÷åñêàÿ ìàøèíà”). Îíà äîëæíà áûëà ïðèâîäèòüñÿ â äåéñòâèå ñèëîé ïàðà, à ïðîãðàììû êîäèðîâàëèñü íà ïåðôîêàðòû. Ðåàëèçîâàòü ýòó èäåþ íå óäàëîñü, òàê êàê áûëî íå âîçìîæíî ñäåëàòü íåêîòîðûå äåòàëè ìàøèíû.

    Ïåðâûé ðåàëèçîâàë èäåþ ïåðôîêàðò Õîëëåðèò. Îí èçîáð¸ë ìàøèíó äëÿ îáðàáîòêè ðåçóëüòàòîâ ïåðåïèñè íàñåëåíèÿ.  ñâîåé ìàøèíå îí âïåðâûå ïðèìåíèë ýëåêòðè÷åñòâî äëÿ ðàñ÷¸òîâ.

    Â 1930 ã. àìåðèêàíñêèé ó÷¸íûé Áóø èçîáðåë äèôôåðåíöèàëüíûé àíàëèçàòîð - ïåðâûé â ìèðå êîìïüþòåð.

    Áîëüøîé òîë÷îê â ðàçâèòèè âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè äàëà âòîðàÿ ìèðîâàÿ âîéíà. Âîåííûì ïîíàäîáèëñÿ êîìïüþòåð, êîòîðûì ñòàë “Ìàðê-1” - ïåðâûé â ìèðå öèôðîâîé êîìïüþòåð, èçîáðåò¸ííûé â 1944 ã. ïðîôåññîðîì Àéêíåì.  í¸ì èñïîëüçîâàëîñü ñî÷åòàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ è ìåõàíè÷åñêèõ ïðèâîäîâ. Ðàçìåðû: 15 X 2,5 ì., 750000 äåòàëåé. Ìîãëà ïåðåìíîæèòü äâà 23-õ ðàçðÿäíûõ ÷èñëà çà 4 ñ.

    Â 1946 ã. ãðóïïîé èíæåíåðîâ ïî çàêàçó âîåííîãî âåäîìñòâà ÑØÀ áûë ñîçäàí ïåðâûé ýëåêòðîííûé êîìïüþòåð - “Ýíèàê”. Áûñòðîäåéñòâèå: 5000 îïåðàöèé ñëîæåíèÿ è 300 îïåðàöèé óìíîæåíèÿ â ñåêóíäó. Ðàçìåðû: 30 ì. â äëèíó, îáú¸ì - 85 ì³., âåñ - 30 òîíí. Èñïîëüçîâàëîñü 18000 ýë. ëàìï.

    Ïåðâàÿ ìàøèíà ñ õðîíèìîé ïðîãðàììîé - ”Ýäñàê” - áûëà ñîçäàíà â     1949 ã., à â 1951 ã. ñîçäàëè ìàøèíó “Þíèâàê” - ïåðâûé ñåðèéíûé êîìïüþòåð ñ õðîíèìîé ïðîãðàììîé.  ýòîé ìàøèíå âïåðâûå áûëà èñïîëüçîâàíà ìàãíèòíàÿ ëåíòà äëÿ çàïèñè è õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè.

Íàïðàâëåíèÿ ðàçâèòèÿ è ïîêîëåíèÿ ÝÂÌ. 
 

1.Àíàëîãîâûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû (ÀÂÌ). 

    Â ÀÂÌ âñå ìàòåìàòè÷åñêèå âåëè÷èíû ïðåäñòàâëÿþòñÿ êàê íåïðåðûâíûå çíà÷åíèÿ êàêèõ-ëèáî ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí. Ãëàâíûì îáðàçîì, â êà÷åñòâå ìàøèííîé ïåðåìåííîé âûñòóïàåò íàïðÿæåíèå ýëåêòðè÷åñêîé öåïè. Èõ èçìåíåíèÿ ïðîèñõîäÿò ïî òåì æå çàêîíàì, ÷òî è èçìåíåíèÿ çàäàííûõ ôóíêöèé.  ýòèõ ìàøèíàõ èñïîëüçóåòñÿ ìåòîä ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ (ñîçäà¸òñÿ ìîäåëü èññëåäóåìîãî îáúåêòà). Ðåçóëüòàòû ðåøåíèÿ âûâîäÿòñÿ â âèäå çàâèñèìîñòåé ýëåêòðè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé â ôóíêöèè âðåìåíè íà ýêðàí îñöèëëîãðàôà èëè ôèêñèðóþòñÿ èçìåðèòåëüíûìè ïðèáîðàìè. Îñíîâíûì íàçíà÷åíèåì ÀÂÌ ÿâëÿåòñÿ ðåøåíèå ëèíåéíûõ è äèôôåðåíöèðîâàííûõ óðàâíåíèé.

   Äîñòîèíñòâà ÀÂÌ:

• âûñîêàÿ ñêîðîñòü ðåøåíèÿ çàäà÷, ñîèçìåðèìàÿ ñî ñêîðîñòüþ ïðîõîæäåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ñèãíàëà;
• ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè ÀÂÌ;
• ë¸ãêîñòü ïîäãîòîâêè çàäà÷è ê ðåøåíèþ;
• íàãëÿäíîñòü ïðîòåêàíèÿ èññëåäóåìûõ ïðîöåññîâ, âîçìîæíîñòü èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ èññëåäóåìûõ ïðîöåññîâ âî âðåìÿ ñàìîãî èññëåäîâàíèÿ.

   Íåäîñòàòêè ÀÂÌ:

• ìàëàÿ òî÷íîñòü ïîëó÷àåìûõ ðåçóëüòàòîâ (äî 10%);
• àëãîðèòìè÷åñêàÿ îãðàíè÷åííîñòü ðåøàåìûõ çàäà÷;
• ðó÷íîé ââîä ðåøàåìîé çàäà÷è â ìàøèíó;
• áîëüøîé îáú¸ì çàäåéñòâîâàííîãî îáîðóäîâàíèÿ, ðàñòóùèé ñ óâåëè÷åíèåì ñëîæíîñòè çàäà÷è.

 
 

2.Ýëåêòðîííûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû (ÝÂÌ). 

    Â îòëè÷èå îò ïðåäûäóùèõ ìàøèí â ÝÂÌ ÷èñëà ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè öèôð.  ñîâðåìåííûõ ÝÂÌ ÷èñëà ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå êîäîâ äâîè÷íûõ ýêâèâàëåíòîâ, òî åñòü â âèäå êîìáèíàöèé   1 è 0.  ÝÂÌ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðèíöèï ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ. ÝÂÌ ìîæíî ðàçäåëèòü íà öèôðîâûå, ýëåêòðèôèöèðîâàííûå è ñ÷¸òíî-àíàëèòè÷åñêèå (ïåðôîðàöèîííûå) âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû.

    ÝÂÌ ðàçäåëÿþòñÿ íà áîëüøèå ÝÂÌ, ìèíè-ÝÂÌ è ìèêðîÝÂÌ. Îíè îòëè÷àþòñÿ ñâîåé àðõèòåêòóðîé, òåõíè÷åñêèìè, ýêñïëóàòàöèîííûìè è ãàáàðèòíî-âåñîâûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, îáëàñòÿìè ïðèìåíåíèÿ.

   Äîñòîèíñòâà ÝÂÌ:

• âûñîêàÿ òî÷íîñòü âû÷èñëåíèé;
• óíèâåðñàëüíîñòü;
• àâòîìàòè÷åñêèé ââîä èíôîðìàöèè, íåîáõîäèìûé äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷è;
• ðàçíîîáðàçèå çàäà÷, ðåøàåìûõ ÝÂÌ;
• íåçàâèñèìîñòü êîëè÷åñòâà îáîðóäîâàíèÿ îò ñëîæíîñòè çàäà÷è.

   Íåäîñòàòêè ÝÂÌ:

• ñëîæíîñòü ïîäãîòîâêè çàäà÷è ê ðåøåíèþ (íåîáõîäèìîñòü ñïåöèàëüíûõ çíàíèé ìåòîäîâ ðåøåíèÿ çàäà÷ è ïðîãðàììèðîâàíèÿ);
• íåäîñòàòî÷íàÿ íàãëÿäíîñòü ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ, ñëîæíîñòü èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ ýòèõ ïðîöåññîâ;
• ñëîæíîñòü ñòðóêòóðû ÝÂÌ, ýêñïëóàòàöèÿ è òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå;
• òðåáîâàíèå ñïåöèàëüíîé àïïàðàòóðû ïðè ðàáîòå ñ ýëåìåíòàìè ðåàëüíîé àïïàðàòóðû.

 

3.Àíàëîãî-öèôðîâûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû (ÀÖÂÌ). 

    ÀÖÂÌ - ýòî òàêèå ìàøèíû, êîòîðûå ñîâìåùàþò â ñåáå äîñòîèíñòâà ÀÂÌ è ÝÂÌ. Îíè èìåþò òàêèå õàðàêòåðèñòèêè, êàê áûñòðîäåéñòâèå, ïðîñòîòà ïðîãðàììèðîâàíèÿ è óíèâåðñàëüíîñòü. Îñíîâíîé îïåðàöèåé ÿâëÿåòñÿ èíòåãðèðîâàíèå, êîòîðîå âûïîëíÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ öèôðîâûõ èíòåãðàòîðîâ.

    Â ÀÖÂÌ ÷èñëà ïðåäñòàâëÿþòñÿ êàê â ÝÂÌ (ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ öèôð), à ìåòîä ðåøåíèÿ çàäà÷ êàê â ÀÂÌ (ìåòîä ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ). 
 

4.Ïîêîëåíèÿ ÝÂÌ. 

    Ìîæíî âûäåëèòü 4 îñíîâíûå ïîêîëåíèÿ ÝÂÌ. 

      

    Ïîêîëåíèÿ:

1. ÝÂÌ íà ýë. ëàìïàõ, áûñòðîäåéñòâèå ïîðÿäêà 20000 îïåðàöèé â ñåêóíäó, äëÿ êàæäîé ìàøèíû ñóùåñòâóåò ñâîé ÿçûê ïðîãðàììèðîâàíèÿ. (“ÁÝÑÌ”,”Ñòðåëà”).
2.  1960 ã. â ÝÂÌ áûëè ïðèìåíåíû òðàíçèñòîðû, èçîáðåò¸ííûå â      1948 ã., îíè áûëè áîëåå íàä¸æíû, äîëãîâå÷íû, îáëàäàëè áîëüøîé îïåðàòèâíîé ïàìÿòüþ. 1 òðàíçèñòîð ñïîñîáåí çàìåíèòü ~40 ýë. ëàìï è ðàáîòàåò ñ áîëüøåé ñêîðîñòüþ.  êà÷åñòâå íîñèòåëåé èíôîðìàöèè èñïîëüçîâàëèñü ìàãíèòíûå ëåíòû. (“Ìèíñê-2”,”Óðàë-14).
3.  1964 ã. ïîÿâèëèñü ïåðâûå èíòåãðàëüíûå ñõåìû (ÈÑ), êîòîðûå ïîëó÷èëè øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå. ÈÑ - ýòî êðèñòàëë, ïëîùàäü êîòîðîãî 10 ìì². 1 ÈÑ ñïîñîáíà çàìåíèòü 1000 òðàíçèñòîðîâ.         1 êðèñòàëë - 30-òè òîííûé “Ýíèàê”. Ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü îáðàáàòûâàòü ïàðàëëåëüíî íåñêîëüêî ïðîãðàìì.
4. Âïåðâûå ñòàëè ïðèìåíÿòüñÿ áîëüøèå èíòåãðàëüíûå ñõåìû (ÁÈÑ), êîòîðûå ïî ìîùíîñòè ïðèìåðíî ñîîòâåòñòâîâàëè 1000 ÈÑ. Ýòî ïðèâåëî ê ñíèæåíèþ ñòîèìîñòè ïðîèçâîäñòâà êîìïüþòåðîâ.  1980 ã. öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð íåáîëüøîé ÝÂÌ îêàçàëîñü âîçìîæíûì ðàçìåñòèòü íà êðèñòàëëå ïëîùàäüþ 1/4 äþéìà. (“Èëëèàê”,”Ýëüáðóñ”).
5. Ñèíòåçàòîðû, çâóêè, ñïîñîáíîñòü âåñòè äèàëîã, âûïîëíÿòü êîìàíäû, ïîäàâàåìûå ãîëîñîì èëè ïðèêîñíîâåíèåì.

 
 

Åäèíûå ñåðèè ÝÂÌ. 
 

1.Îòëè÷èÿ ÝÂÌ III ïîêîëåíèÿ îò ïðåæíèõ. 

    Â ÝÂÌ III ïîêîëåíèÿ çàìåòíî çíà÷èòåëüíîå óëó÷øåíèå àïïàðàòóðû, áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ èíòåãðàëüíûõ ñõåì (ÈÑ), ÷òî ñïîñîáñòâîâàëî óìåíüøåíèþ ðàçìåðîâ, ïîòðåáëÿåìîé ýíåðãèè, óâåëè÷åíèþ áûñòðîäåéñâèÿ, íàäåæíîñòè è ò.ä.

• Ãëàâíûì îòëè÷èåì òàêèõ ÝÂÌ îò ÝÂÌ I è II ïîêîëåíèé ÿâëÿåòñÿ ñîâåðøåííî íîâàÿ îðãàíèçàöèÿ âû÷èñëèòåëüíîãî ïðîöåññà.
• ÝÂÌ III ïîêîëåíèÿ ñïîñîáíû îáðàáàòûâàòü êàê öèôðîâóþ, òàê è àëôàâèòíî-öèôðîâóþ èíôîðìàöèþ. Âîçìîæíîñòü îïåðèðîâàòü íàä òåêñòàìè îòêðûâàåò áîëüøèå âîçìîæíîñòè äëÿ îáìåíà èíôîðìàöèåé ìåæäó ÷åëîâåêîì è êîìïüþòåðîì.
• Òàê æå ñîçäàíèå ðàçëè÷íûõ ñðåäñòâ ââîäà-âûâîäà èíôîðìàöèè. ßðêèì ïðèìåðîì ýòîìó ÿâëÿåòñÿ ñïîñîá ââîäà èíôîðìàöèè ïî ñðåäñòâàì îáû÷íîé òåëåôîííîé ñâÿçè, òåëåòàéïà, ñâåòîâîãî êàðàíäàøà. À âûâîä îñóùåñòâëÿåòñÿ íå òîëüêî íà ïåðôîêàðòû, êàê ýòî áûëî ðàíüøå, íî è íåïîñðåäñòâåííî íà ýêðàí ìîíèòîðà, êàíàëû òåëåôîííîé ñâÿçè, ïðèíòåð (äëÿ ïîëó÷åíèÿ òâ¸ðäûõ êîïèé).
•  ñâÿçè ñ èñïîëüçîâàíèåì òåêñòà âîçìîæíîñòü ïðèáëèçèòü ââîäíîé ÿçûê ê ÷åëîâå÷åñêîìó, ñäåëàòü åãî áîëåå äîñòóïíûì øèðîêîìó êðóãó ïîëüçîâàòåëåé.
• Âîçìîæíîñòü ïàðàëëåëüíî ðåøàòü íà ÝÂÌ íåñêîëüêî çàäà÷.
• ÝÂÌ III ïîêîëåíèÿ èìååò âíåøíþþ ïàìÿòü íà ìàãíèòíûõ äèñêàõ.
• Øèðîêèé êðóã ïðèìåíåíèÿ.