Fáze vývoje elektronických počítačů. Předpokládá se, že jejich základna prvků nebude sloužit jako sbis, ale zařízení vytvořená na jejich základě s prvky umělé inteligence. zvýšit paměť a výkon, úspěchy

Vaše dobrá práce ve znalostní bázi je jednoduchá. Použijte formulář níže

Malý počet zvuků je nevyhnutelný, ale jedná se pouze o základy zvukového archivu, který každý synth přehrává v průběhu času, ať už jde o zakoupené, zaměnitelné nebo samočinně se ladící zvuky. Samotné programování však již nestačí dostatečnými znalostmi v oblasti hudby, ale svou roli zde hraje také matematika, fyzika a informatika. Dokončení takového programátorského úsilí trvá dlouho, což by nakonec mělo být ziskové, což ze syntetizátoru udělá nástroj pro profesionály v hudebním průmyslu.

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci využívající znalostní základnu při studiu a práci vám budou velmi vděční.

Vloženo na http://www.allbest.ru/

Federální státní vzdělávací rozpočtová instituce vyššího odborného vzdělávání

"Uljanovská státní univerzita"

Fakulta matematiky, informačních a leteckých technologií Katedra aplikované matematiky

Referat

Téma:Hlavní fáze vývoje počítačů

Dokončil: M.V. Loseva

Zkontroloval: A.A. Kovalenko

Uljanovsk 2015

Základní ekroky počítačového vývoje

Zrození počítače

Historie počítače úzce souvisí s pokusy o podváděníčíst a automatizovat velké objemy výpočtů. I jednoduché aritmetické operace s velkým počtem jsou pro lidský mozek obtížné. Proto se již ve starověku objevilo nejjednodušší počítací zařízení - počítadlo. V sedmnáctém století bylo vyvinuto logaritmické pravítko, které usnadňuje složité matematické výpočty. V roce 1642 navrhl Blaise Pascal osmimístný sčítací mechanismus. O dvě století později, v roce 1820, vytvořil Francouz Charles de Colmar sčítací stroj schopný množení a dělení. Toto zařízení pevně zaujalo své místo na účetních tabulkách.

Všechny základní myšlenky, které jsou základem práce počítačů, uvedl v roce 1833 anglický matematik Charles Babbage. Vypracoval projekt stroje pro provádění vědeckých a technických výpočtů, kde předpovídal hlavní zařízení moderního počítače a jeho úkoly. Takový stroj musel být řízen softwarem. Pro vstup a výstup dat Babbage navrhl použít děrné štítky - listy silného papíru s informacemi aplikovanými pomocí děr. V té době se děrné štítky používaly již v textilním průmyslu. Otvory v nich byly vyraženy pomocí speciálních zařízení - perforátorů. Na konci 19. století se Babbageovy myšlenky začaly naplňovat.

V roce 1888 navrhl americký inženýr Herman Hollerith první elektromechanický počítací stroj. Tento stroj, nazývaný tabulátor, dokázal číst a třídit statistické záznamy zakódované na děrných štítcích. V roce 1890 byl Hollerithův vynález poprvé použit v 11. americkém sčítání lidu. Práce, kterou během sedmi let odvedlo pět set zaměstnanců, provedl Hollerith se 43 asistenty na 43 kartách za jeden měsíc.

V roce 1896 založil Herman Hollerith společnost Computing Tabulating Recording Company, která se stala základem pro budoucí společnost International Business Machines Corporation (IBM), která významně přispěla k rozvoji světové počítačové technologie.

Další vývoj v oblasti vědy a techniky umožnil postavit první počítače ve 40. letech 20. století. Za tvůrce prvního funkčního počítače Z1 s ovládáním programu je považován německý inženýr Konrad Zuse.

V únoru 1944, v jednom z podniků IBM, byl ve spolupráci s vědci z Harvardské univerzity na objednávku amerického námořnictva vytvořen stroj Mark 1. Bylo to monstrum vážící asi 35 tun. Značka 1 použitá mechanické prvky reprezentovat čísla a elektromechanické řídit provoz stroje. Čísla byla ukládána do registrů sestávajících z počítadel s deseti zuby. Každý registr obsahoval 24 kol, přičemž 23 z nich bylo použito k reprezentaci čísla (tj. „Mark 1“ mohl „brousit“ čísla dlouhá až 23 číslic) a jedno představovalo jeho znaménko. Registr měl mechanismus pro přenos desítek, a proto se používal nejen k ukládání čísel; umístěné v jednom registru, číslo by mohlo být přeneseno do jiného registru a přidáno k (nebo odečteno) od čísla tam umístěného. Celkově měl „Mark 1“ 72 registrů a navíc další paměť 60 registrů vytvořených mechanickými spínači. Konstanty byly ručně zadány do této další paměti - čísla, která se během výpočtu nezměnila. děrovací karta s výpočetními informacemi

Násobení a dělení byly prováděny v samostatném zařízení. Kromě toho měl stroj vestavěné bloky pro výpočet sin x, 10x a log x.

Rychlost provádění aritmetických operací byla v průměru: sčítání a odčítání - 0,3 sekundy, násobení - 5,7 sekundy, dělení - 15,3 sekundy. Proto byla „značka 1“ „ekvivalentní“ asi 20 operátorům pracujícím s manuálními počítacími stroji.

A konečně, v roce 1946 ve Spojených státech byl vytvořen první elektronický výpočetní stroj (ECM) - ENIAC (Electronic Numerical integrator and Computer - Electronic numerical integrator and computer). Vývojáři: John Mauchu a J. Prosper Eckert.

Narodil se na Moore School of Electrical Engineering (na University of Pennsylvania).

Čas přidání 200 μs, násobení 2800 μs a dělení 24000 μs.

Počítač obsahoval 17 468 elektronek šestnácti typů, 7 200 krystalických diod a 4 100 magnetických prvků.

Celková cena základního vozu je 750 000 $. Cena zahrnovala další hardware, magnetické paměťové moduly (cena 29 706,5 USD) a pronájem IBM (82,5 USD měsíčně) čtečku děrovacích karet (125 karet za minutu). Zahrnovalo také nájem (77 $ měsíčně) za úder IBM (100 karet za minutu).

Příkon ENIAC - 174 kW. Obsazený prostor je asi 300 čtverečních. m.

V Sovětském svazu byl první elektronický digitální počítač vyvinut v roce 1950 pod vedením akademika S.A. Lebeděva na Akademii věd Ukrajinské SSR. Říkalo se tomu „MESM“ (malý elektronický počítací stroj).

Claude Shannon, tvůrce teorie informace, Alan Turing, matematik, který vyvinul teorii programů a algoritmů, a John von Neumann, autor konstrukce, jsou právem považováni za zakladatele počítačové vědy. výpočetní zařízeníkterý je stále srdcem většiny počítačů. Ve stejných letech vznikla další nová věda související s informatikou - kybernetika, věda managementu jako jeden z hlavních informačních procesů. Zakladatelem kybernetiky je americký matematik Norbert Wiener. Slovo „kybernetika“ se najednou používalo k označení celé počítačové vědy obecně, a zejména těch oblastí, které byly v 60. letech považovány za nejslibnější: umělé inteligence a robotiky. To je důvod, proč jsou roboti v knihách science fiction často označováni jako „cybers“. A v 90. letech se toto slovo objevilo znovu, aby označilo nové koncepty související s globálními počítačovými sítěmi - objevily se takové neologismy jako „kyberprostor“, „kybernetické obchody“ a dokonce i „cybersex“.

První generace počítačů

Vývoj počítačů je rozdělen do několika období. Generace počítačů každého období se od sebe liší elementární základnou a softwarem. První generace (1945-1954) - Počítače na elektronkách (jako ty, které byly ve starých televizorech). Toto je prehistorická doba, doba formování výpočetní techniky. Většina strojů první generace byla experimentální zařízení a byla postavena za účelem testování určitých teoretických poloh. Hmotnost a velikost těchto počítačových dinosaurů, kteří pro sebe často vyžadovali samostatné budovy, jsou již dlouho legendární.

Obr. 1 Elektronka

Zadávání čísel do prvních strojů bylo prováděno pomocí děrných štítků a softwarové řízení posloupnosti operací bylo prováděno například v ENIAC, as ve výpočtových a analytických strojích pomocí zástrček a sázecích polí. Ačkoli tato metoda programování vyžadovala spoustu času na přípravu stroje, to znamená připojení jednotlivých bloků stroje na sázecím poli (rozvaděči), umožnila realizaci výpočtové schopnosti ENIAC, a tak se příznivě lišila od naprogramované metody děrované pásky typické pro reléové stroje Vojáci přidělení tomuto obrovskému stroji se neustále řítili kolem něj a skřípající vozy naplněné vakuovými trubicemi po okraje. Jakmile alespoň jedna lampa vyhořela, ENIAC okamžitě vstal a začal rozruch: všichni spěšně hledali vyhořenou lampu. , a ne příliš spolehlivé - za tak častou výměnu lamp se považovalo následující: jejich teplo a záře přitahovaly můry, které letěly uvnitř automobilu a způsobily zkrat. Pokud je to pravda, pak termín „chyby“, což znamená chyby v softwaru a hardwaru Prostředky počítačů získávají nový význam. Když všechny lampy fungovaly, mohl technický personál nastavit ENIAC na co jakýkoli úkol ruční změnou připojení 6000 vodičů. Když se objevil další úkol, všechny tyto vodiče musely být znovu přepnuty.

Prvním sériově vyráběným počítačem 1. generace byl počítač UNIVAC (Universal automatický počítač). Vývojáři: John Mauchly a J. Prosper Eckert. Jednalo se o první elektronický digitální počítač pro všeobecné použití. UNIVAC, který začal v roce 1946 a skončil v roce 1951, měl dobu přidání 120 μs, násobení -1800 μs a rozdělení 3600 μs. UNIVAC mohl uložit 1 000 slov, 12 000 číslic s přístupovými dobami maximálně do 400 µs. Magnetická páska obsahovala 120 000 slov a 1 440 000 čísel. Vstup / výstup byl prováděn z magnetické pásky, děrných štítků a děrovače. Jeho první kopie byla zaslána Úřadu pro sčítání lidu USA.

Software počítačů 1. generace sestával hlavně ze standardních rutin.

Stroje této generace: „ENIAC“, „MESM“, „BESM“, „IBM-701“, „Strela“, „M-2“, „M-3“, „Ural“, „Ural-2“, „Minsk“ -1 "," Minsk-12 "," M-20 "a další. Tyto stroje zabíraly velkou plochu, spotřebovávaly hodně elektřiny a skládaly se z velkého počtu elektronických trubic. Například stroj Strela sestával z 6400 elektronických elektronek a 60 tisíc polovodičových diod. Jejich výkon nepřesáhl 2–3 000 operací za sekundu, rAM nepřekročil 2 Kb. Pouze stroj „M-2“ (1958) měl 4 KB RAM a rychlost 20 tisíc operací za sekundu.

Počítač druhé generace

Počítače 2. generace byly vyvinuty v letech 1950-60. Polovodičové diody a tranzistory se již nepoužívají jako hlavní prvek, ale polovodičové diody a tranzistory se používají jako paměťová zařízení.nazývané magnetická jádra a magnetické bubny - vzdálení předkové moderních pevných disků. Druhým rozdílem mezi těmito stroji je, že bylo možné programovat v algoritmických jazycích. Byly vyvinuty první jazyky na vysoké úrovni - Fortran, Algol, Cobol. Díky těmto dvěma důležitým vylepšením bylo psaní počítačových programů mnohem snazší a rychlejší. Programování, zatímco zůstává vědou, získává rysy řemesla. To vše umožnilo drasticky snížit velikost a náklady na počítače, které byly poté nejprve postaveny k prodeji.

Obr. 2 Tranzistor

Automobily této generace: „HRAZDAN-2“, „IBM-7090“, „Minsk-22, -32“, „Ural-14, -16“, „BESM-3, -4, -6“, „M-220 , -222 "atd.

Použití polovodičů v elektronických počítačových obvodech vedlo ke zvýšení spolehlivosti, produktivity až 30 tisíc operací za sekundu a RAM až 32 kB. Celkové rozměry strojů a spotřeba elektřiny se snížily. Hlavní úspěchy této doby však patří do oblasti programů. Na druhé generaci počítačů se poprvé objevil takzvaný operační systém. V souladu s tím se rozšířil rozsah použití počítačů. Nyní se na přístup mohli spolehnout nejen vědci výpočetní; počítače našly uplatnění v plánování a řízení a některé velké firmy dokonce elektronizovaly své účetnictví a předvídaly módu o dvacet let.

Počítač třetí generace

Vývoj integrovaných obvodů v 60. letech - celá zařízení a uzly desítek a stovek tranzistorů vyrobené na jediném polovodičovém krystalu (který se nyní nazývá mikroobvody) vedly k vytvoření počítače 3. generace. Současně se objevila polovodičová paměť, která se stále používá v osobních počítačích jako operační paměť. Použití integrovaných obvodů výrazně zvýšilo možnosti počítačů. Nyní procesor dostal příležitost pracovat paralelně a ovládat řadu periferních zařízení. Počítače mohly současně zpracovávat několik programů (princip multiprogramování). V důsledku implementace principu multiprogramování bylo možné pracovat v režimu sdílení času v režimu dialogu. Uživatelé vzdálení od počítače byli schopni nezávisle na sobě rychle komunikovat se strojem.

Obr.3 IMS

Během těchto let se výroba počítačů odehrává v průmyslovém měřítku. Firma IBM, která se prosadila mezi vůdci, byla první, kdo implementoval rodinu počítačů - řadu počítačů, které jsou navzájem plně kompatibilní, od nejmenší velikosti malé skříňky (nezměnily ji tehdy) až po nejvýkonnější a nejdražší modely. Nejběžnější v těchto letech byla rodina IBM System / 360.

Počínaje počítačem 3. generace se vývoj sériových počítačů stal tradicí. Ačkoli se stroje stejné řady od sebe velmi lišily, pokud jde o schopnosti a výkon, byly kompatibilní s informacemi, softwarem a hardwarem. Například země RVHP vyrobily jednu sérii počítačů („ES EVM“) „ES-1022“, „ES-1030“, „ES-1033“, „ES-1046“, „ES-1061“, „ES-1066 a další. Výkon těchto strojů dosáhl od 500 tisíc do 2 milionů operací za sekundu, množství RAM dosáhlo od 8 MB do 192 MB.

Mezi počítače této generace patří také „IВМ-370“, „Electronics - 100/25“, „Electronics - 79“, „СМ-3“, „СМ-4“ atd.

U řady počítačů byl software velmi rozšířen (operační systémy, programovací jazyky na vysoké úrovni, aplikační programy atd.).

Nízká kvalita elektronických součástek byla slabou stránkou sovětských počítačů třetí generace. Proto neustále zaostává za západním vývojem, pokud jde o rychlost, hmotnost a rozměry, ale, jak trvají vývojáři CM, ne o funkčnost. Aby bylo možné tuto prodlevu kompenzovat, byly vyvinuty speciální procesory, které umožňují budování vysoce výkonných systémů pro soukromé úkoly. Vybaven speciálním Fourierovým transformátorem SM-4, například, byl použit pro radarové mapování Venuše.

Na počátku 60. let se objevily první minipočítače - malé počítače s nízkou spotřebou energie dostupné za cenu malým firmám nebo laboratořím. Minipočítače představovaly první krok k osobním počítačům, jejichž prototypy byly vydány až v polovině 70. let. Známá rodina minipočítačů PDP od společnosti Digital Equipment byla prototypem sovětské řady strojů SM.

Mezitím počet prvků a spojení mezi nimi, které se vejdou do jednoho mikroobvodu, neustále rostl a v 70. letech integrované obvody již obsahovaly tisíce tranzistorů. Díky tomu bylo možné zkombinovat většinu komponent počítače do jediné malé části - což Intel udělal v roce 1971 vydáním prvního mikroprocesoru, který byl určen právě objeveným stolním kalkulačkám. Tento vynález byl předurčen ke skutečné revoluci v příštím desetiletí - koneckonců, mikroprocesor je srdcem a duší moderního osobního počítače.

Ale to není vše - hranice 60. a 70. let byla opravdu osudová doba. V roce 1969 se zrodila první globální počítačová síť - zárodek toho, čemu dnes říkáme internet. A ve stejném roce 1969 se objevil současně operační systém Unix a programovací jazyk C („C“), které měly obrovský dopad na svět softwaru a stále si udržují své vedoucí postavení.

Čtvrtá generace počítačů

Od poloviny 70. let byl bohužel narušen harmonický obraz generační výměny. V počítačové vědě je stále méně a méně základních inovací. Pokrok jde hlavně cestou vývoje toho, co již bylo vynalezeno a vynalezeno, - především zvýšením výkonu a miniaturizace základny prvků a samotných počítačů.

Obecně se věří, že období od roku 1975 patří počítačům čtvrté generace. Jejich základnou prvků se staly velké integrované obvody (LSI. Do jednoho krystalu je integrováno až 100 tisíc prvků). Rychlost těchto strojů byla desítky milionů operací za sekundu a RAM dosáhla stovek MB. Objevily se mikroprocesory (1971, Intel), mikropočítače a osobní počítače. Bylo možné komunitní využití síly různých strojů (připojení strojů do jedné výpočetní jednotky a práce se sdílením času).

Obr. 4 BIS

Existuje však i jiný názor - mnozí věří, že úspěchy v období 1975-1985. není dost velký na to, aby byl považován za rovnocennou generaci. Zastánci tohoto úhlu pohledu nazývají toto desetiletí „třetí a půl“ generace počítačů. A teprve od roku 1985, kdy se objevily superrozměrné integrované obvody (VLSI. Krystal takového obvodu pojme až 10 milionů prvků.), Měli bychom počítat roky života samotné čtvrté generace, která je dodnes naživu.

Vývoj počítačů 4. generace šel dvěma směry:

Prvním směrem je vytvoření superpočítačů - komplexů víceprocesorových strojů. Rychlost takových strojů dosahuje několika miliard operací za sekundu. Jsou schopni zpracovat obrovské množství informací. To zahrnuje komplexy ILLIAS-4, CRAY, CYBER, Elbrus-1, Elbrus-2 atd. Multiprocesorové výpočetní systémy (MVK) Elbrus-2 byly aktivně používány v Sovětském svazu v oblastech vyžadujících velké množství výpočtů, než vše v obranném průmyslu. Výpočetní komplexy „Elbrus-2“ byly provozovány v Centru řízení vesmírné mise v centrech jaderného výzkumu. Nakonec to byly komplexy Elbrus-2, které se od roku 1991 používají v systému protiraketové obrany a v dalších vojenských zařízeních.

2. směr - další vývoj na základě mikropočítačů LSI a VLSI a osobních počítačů (PC). Prvními zástupci těchto strojů jsou Apple, IBM - PC (XT, AT, PS / 2), Iskra, Elektronika, Mazovia, Agat, ES-1840, ES-1841 atd.

Od této generace byly počítače běžně označovány jako počítače. A slovo „automatizace“ se stalo součástí našeho každodenního života.

Díky vzniku a vývoji osobních počítačů (PC) se výpočetní technologie stává skutečně masivní a obecně dostupnou. Nastává paradoxní situace: navzdory skutečnosti, že osobní a minipočítače ve všech ohledech stále zaostávají za velkými stroji, lví podíl inovací - grafické uživatelské rozhraní, nové periferie, globální sítě - vděčí za svůj vzhled a vývoj této „frivolní“ technologii. Velké počítače a superpočítače určitě nevymřely a neustále se vyvíjejí. Ale teď už nevládnou počítačové aréně, jak tomu bylo dříve.

Pátá generace počítačů

Počítač páté generace je počítač budoucnosti. Program rozvoje tzv. Páté generace počítačů byl přijat v Japonsku v roce 1982. Předpokládalo se, že do roku 1991 budou vytvořeny zásadně nové počítače zaměřené na řešení problémů umělé inteligence. S pomocí jazyka Prolog a inovací v konstrukci počítačů bylo plánováno přiblížit se řešení jednoho z hlavních úkolů tohoto oboru informatiky - problému ukládání a zpracování znalostí. Stručně řečeno, počítače páté generace by nemusely psát programy, ale stačilo by vysvětlit „téměř přirozeným“ jazykem, co se od nich požaduje.

Předpokládá se, že jejich základnou prvků nebude VLSI, ale zařízení s prvky umělé inteligence vytvořenými na jejich základě. Ke zvýšení paměti a rychlosti budou použity úspěchy optoelektroniky a bioprocesorů.

Počítače páté generace kladou zcela jiné úkoly než při vývoji všech předchozích počítačů. Pokud vývojáři počítačů od 1. do 4. generace čelili takovým úkolům, jako je zvýšení produktivity v oblasti numerických výpočtů, dosažení velké kapacity paměti, pak je hlavním úkolem vývojářů počítačů 5. generace vytvořit umělou inteligenci stroje (schopnost vyvodit logické závěry z předložených skutečností), vývoj “ intelektualizace počítačů - odstranění bariéry mezi člověkem a počítačem.

Japonský počítačový projekt páté generace bohužel zopakoval tragický osud raného výzkumu umělé inteligence. Bylo promarněno více než 50 miliard jenů investic, projekt byl ukončen a zařízení vyvinutá z hlediska výkonu nebyla vyšší než masové systémy té doby. Výzkum provedený v průběhu projektu a nashromážděné zkušenosti s reprezentací znalostí a metodami paralelní inference však významně pomohly pokroku v oblasti systémů umělé inteligence obecně.

Počítače již jsou schopny vnímat informace z ručně psaného nebo tištěného textu, z formulářů, z lidského hlasu, rozpoznávat uživatele podle hlasu a překládat z jednoho jazyka do druhého. To umožňuje všem uživatelům komunikovat s počítači, a to i těm, kteří v této oblasti nemají speciální znalosti.

Mnoho pokroků, které umělá inteligence dosáhla, se využívá v průmyslu a v obchodním světě. Expertní systémy a neuronové sítě se efektivně používají pro klasifikační úkoly (filtrování SPAMu, kategorizace textů atd.). Genetické algoritmy (používají se například k optimalizaci portfolia v investičních činnostech), robotika (průmysl, výroba, každodenní život - všude, kam vložila svou kybernetickou ruku), stejně jako multiagentní systémy svědomitě slouží člověku. Jiné oblasti umělé inteligence nespí, například distribuované zastoupení znalostí a řešení problémů na internetu: díky nim můžeme v příštích několika letech očekávat revoluci v řadě oblastí lidské činnosti.

O konceptu" počítačová architektura"

Pojem „architektura“ se v populární literatuře o počítačových vědách používá poměrně často, definice tohoto pojmu a jeho obsah se však mohou u jednotlivých autorů lišit. Pojďme se na tento problém podívat blíže.

Je vhodné začít s původem termínu. Slovo „architektura“ v původním smyslu se používá v územním plánování. Jelikož se jedná o poměrně složitou strukturu, moderní město se skládá z okresů, náměstí, ulic, domů atd., Uspořádaných určitým způsobem. Obyvatele města obvykle nezajímá, jak konkrétní dům vypadá a z jakých materiálů je postaven. Je však velmi důležité znát oblast, kde se tento dům nachází, ulice k němu vedoucí a dopravu, pomocí které můžete zkrátit dobu cesty.

Aby bylo možné procházet složitostmi ulic a náměstí, v každém městě existuje historicky vyvinutý systém jmen a určité číslování domů. Přítomnost obecně přijímaného adresování vám umožňuje jednoznačně určit polohu jakékoli struktury a v případě potřeby ji rychle najít. Právě na existenci takového adresního systému je postavena práce pošty. V mnoha případech je rozložení a pojmenování ulice nahodilé. Zároveň se stává, že tato aktivita je pečlivě promyšlená a je pokračováním obecného plánování města, tj. vlastně součástí jeho architektury. Klasickým příkladem je známý systém vzájemně kolmých ulic (tříd a ulic) v New Yorku. Kromě čistě praktické může mít architektura města také uměleckou hodnotu (která obvykle více zajímá návštěvníky). Ale tento aspekt pojmu „architektura“ je stěží přenositelný do výpočetní techniky.

Při použití analogie s městským plánováním je přirozené pochopit architekturou počítače soubor jejich charakteristik, který je pro uživatele nezbytný. Jedná se především o hlavní zařízení a bloky počítačů a také strukturu spojení mezi nimi. Opravdu, pokud se podíváte například do „Vysvětlujícího slovníku z výpočetní systémy„, dočteme se zde, že výraz„ počítačová architektura “se používá k popisu principu provozu, konfigurace a propojení hlavních logických uzlů počítače (v důsledku čehož se termín„ architektura “blíží běžnému významu tohoto slova).“

Popis vnitřní struktury počítače však není samoúčelný: z hlediska architektury jsou zajímavé pouze ty souvislosti a principy, které jsou nejobecnější a jsou vlastní mnoha konkrétním implementacím. výpočetní stroje... Často dokonce mluví o počítačových rodinách, tj. skupiny modelů, které jsou navzájem kompatibilní. V rámci stejné rodiny jsou základní principy konstrukce a provozu strojů stejné, i když jednotlivé modely se mohou výrazně lišit ve výkonu, nákladech a dalších parametrech. Pozoruhodným příkladem jsou různé modifikace počítačů DEC PDP (lépe známých našim uživatelům jejich domácími protějšky - řada DVK), rodiny MSX. ke kterému patří rozšířená společnost YAMAHA i celosvětově kompatibilní s IBM osobní počítače.

Přesně to, co je běžné ve struktuře počítače, se označuje pojmem architektura. Je důležité si uvědomit, že cílem takovéto obecnosti je v konečném důsledku docela srozumitelné přání: všechny stroje stejné rodiny, bez ohledu na jejich konkrétní zařízení a výrobce, by měly být schopny provádět stejný program (v praxi kvůli neustálému růstu výpočetní síly technologie častěji se používá méně rigidní princip kompatibility zdola nahoru: všechny programy tohoto modelu jsou spustitelné na starších). Z toho tedy nevyhnutelně vyplývá, že z hlediska architektury nejsou důležité všechny informace o konstrukci počítačů, ale pouze ty, které lze nějakým způsobem využít při programování a „uživatelské“ práci s počítači. Stejně jako nejpodrobnější architektura města nepotřebuje popis značek cihel, ze kterých jsou domy postaveny, a malty, kterými jsou tyto cihly připevněny, tak architektura počítače neobsahuje popis elektronických obvodů, další podrobnosti implementace „neviditelné“ pro uživatele (například interní akcelerátor) přístup do paměti).

Níže je uveden seznam těch nejobecnějších principů konstrukce počítače, které se vztahují k architektuře:

* struktura paměti počítače;

* způsoby přístupu k paměti a externí zařízení;

* schopnost změnit konfiguraci počítače;

* příkazový systém;

* datové formáty;

* organizace rozhraní.

Shrneme-li všechny výše uvedené, získáme následující definici architektury:

" Architektura - to jsou nejobecnější principy stavby počítače, implementaceyujiný programové řízení práce a interakce jejích hlavních funkcínanárodní uzly" .

Historie domácí výpočetní techniky

Za oficiální „datum narození“ sovětské výpočetní techniky je pravděpodobně třeba považovat konec roku 1948. Tehdy v tajné laboratoři ve městě Feofaniya poblíž Kyjeva pod vedením Sergeje Aleksandroviče Lebeděva (v té době - \u200b\u200bředitele Ústavu elektrotechniky Akademie věd Ukrajiny a částečného vedoucího laboratoře Ústavu přesné mechaniky a výpočetní techniky Akademie věd SSSR) byly zahájeny práce na vytvoření malého elektronického počítacího stroje (MESM) Návrh, instalace a ladění MESM byly provedeny v rekordním čase (asi 2 roky) a bylo provedeno pouze 17 lidmi (12 výzkumníků a 5 techniků). Zkušební provoz stroje MESM se uskutečnil 6. listopadu 1950 a běžný provoz 25. prosince 1951.

BESM-1

Byl to nejrychlejší stroj v Evropě a jeden z nejrychlejších počítačů na světě.

Hlavní designér: akademik Akademie věd SSSR S.A. Lebedev; hlavní vývojáři: K.S. Neslukhovsky, P.P. Golovistikov, V.A. Melnikov, V.S. Burtsev, V.N. Louth, A.I. Zimarev, A.G. Louth, A.A. Sokolov, M.V. Tyapkin, V. Ya. Alekseev, V.P. Smiryagin, I. D. Vizun, A.S. Fedorov, O. K. Shcherbakov a další. Vývojář organizace: Ústav přesné mechaniky a počítačového inženýrství Akademie věd SSSR (ITM a VT). Výrobní závod: Moskevský závod počítacích a analytických strojů (CAM). Rok ukončení vývoje: 1953. Rok zahájení výroby: 1953. Počet vyrobených strojů: 1. Oblast použití: hlavní vědecké a průmyslové problémy.

M-1 byl vyvinut v letech 1950-1951. v Laboratoři elektrických systémů Energetického ústavu Akademie věd SSSR pod vedením korespondujícího člena Akademie věd SSSR I.S. Potok. Skupinu tvořilo pět inženýrů - absolventů a absolventů radiotechnické fakulty MPEI a tři technici: N.Ya. Matyukhin, T.M. Alexandridi, V.V. Belynsky, A.B. Zalkind, M.A. Kartsev, Yu.V. Rogachev, R.P. Shidlovsky, L.M. Zhurkin.

Vědecký poradce - korespondující člen Akademie věd SSSR I.S. Brooke. Vedoucím vývojové skupiny je M.A. Kartsev. Skupina, která pracovala na M-2, zahrnovala 7 až 10 inženýrů v různých fázích práce. Aritmetická jednotka byla vyvinuta M.A. Kartsev, V.V. Belynsky a A.B. Zalkind, elektrostatické paměťové zařízení - T.M. Alexandridi a Yu.A. Lavrenyuk, ovládací zařízení - L.S. Legeso, V.D. Knyazev a G.I. Tanetov, magnetická paměťová zařízení - A.I. Ščurov a L.S. Legezo, vstupní a výstupní zařízení - A.B. Zalkind, napájecí systém - V.V. Belynsky, Yu.A. Lavrenyuk a V.D. Knyazev, ovládací panel - V.V. Belynsky a A.I. Ščurov.

Univerzální malý digitální elektronický počítač M-3 byl podle svých provozních charakteristik určen pro použití ve výzkumných ústavech a konstrukčních kancelářích. Mezi úlohy řešené na stroji M-3 patří integrace obyčejných diferenciálních rovnic a parciálních diferenciálních rovnic (lineárních i nelineárních), řešení soustav lineárních rovnic s mnoha neznámými, řešení algebraických a transcendentálních rovnic atd. vývoj - korespondující člen Akademie věd SSSR I.S. Brooke.

Šipka

Elektronický počítač „Strela“. Hlavní designér: Bazilevskij Jurij Jakovlevič, zástupce. hlavní designér Rameev B.I., Prokudaev G.M., Litvinov A.M., Zhuchkov D.A., Shileiko A.V., hlavní realizátoři: Tsygankin A.P., Trubnikov N.V., Melnikov B. F., Monakhov G.D., Lygin I.F., Larionova L.A., Larionov A.M. a další. Organizace-vývojář: SKB 245 (od roku 1958 - Vědecký výzkumný ústav elektronického inženýrství (NIEM), od roku 1986 - Vědecký výzkumný ústav „Argon“, Moskva. Výrobní závod: Moskevský závod SAM. Oddělení: Ministerstvo přístrojové techniky a automatizační zařízení SSSR Rok ukončení vývoje: 1953 Rok zahájení vydání: 1953 Rok ukončení vydání: 1956 Rozsah: vědecké výpočty ve Výpočtovém středisku Akademie věd SSSR, Ústavu aplikované matematiky Akademie věd SSSR, Moskevské státní univerzitě v Lomonosově a ve výpočetních střediscích některých ministerstev Počet vyrobených strojů: 7 vzorků Základna prvků: základna prvků první generace (6200 žárovek a 60 000 polovodičových diod) Provedení: dvouřadé stojany s instalací uvnitř meziprostorové chodby Vyměnitelné buňky jsou vloženy z vnějšku každé řady stojanů technologické procesy existující v moskevském závodě SAM, který měl profil výroby přístrojů. Software: knihovna podprogramů, z nichž některé jsou napevno zakódovány do trvalé paměti.

TsEM-1 a TsEM-2

V 50. letech minulého století byly v RRC "Kurchatov Institute", který se v té době nazýval Laboratoř měřicích přístrojů Akademie věd SSSR (LIPAN), postaveny dva digitální elektronické stroje: TsEM-1 a TsEM-2.

Zseznam použité literatury

1. Benyash Yu.L. „Zvládnutí osobního počítače, práce s dokumenty“

2. Jack Mingo. Jak se společnostem dařilo. M. 2001.

3. Informatika: základní kurz... Pod. vyd. Simonovich S.V. - SPb.: Peter, 2001.

4. Mogilev A.V., Pak N.I., Henner E.K. „Workshop o informatice“

5. Platonov Yu.M. „IBM PC“

Zveřejněno na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Historie vývoje výpočetní techniky a informačních technologií. Manuální období automatizace výpočtů a vytvoření posuvného pravidla. Zařízení využívající mechanický princip výpočtu. Elektromechanická a elektronická fáze vývoje.

abstrakt, přidáno 08/30/2011


Počítací zařízení před příchodem počítačů. Domácí mechanické období. Počítám na prstech, na kamenech. Napierovy hole. Pravidlo snímku. Mechanické období. Stroj Blaise Pascala, Gottfried Leibniz. Jacquardovy děrované karty. Analogové počítače (AVM).

abstrakt, přidáno 29/11/2008


Ruční fáze vývoje výpočetní techniky. Systém pozičních čísel. Vývoj mechaniky v 17. století. Elektromechanická fáze vývoje výpočetní techniky. Počítače páté generace. Parametry a charakteristické vlastnosti superpočítače.

semestrální práce přidána 18. 4. 2012


Koncept, účel informační technologie. Historie vývoje výpočetní techniky. Ruční, mechanické a elektrické metody zpracování informací. Ch. Babbage's Difference Engine. Vývoj osobních počítačů využívajících elektronické obvody.

prezentace přidána 26. 11. 2015


Automatizace zpracování dat. Informatika a její praktické výsledky. Historie vzniku digitální výpočetní technologie. Elektromechanické počítače. Využití elektronických elektronek a počítačů první, třetí a čtvrté generace.

práce, přidáno 06/23/2009


Hlavní etapy vývoje elektronických počítačů. Manuální fáze: počítadlo, Napierova kalkulačka, diapozitiv. Mechanický stupeň: Pascalov sčítací stroj, Leibnizova kalkulačka. Vlastnosti elektromechanických a elektronických stupňů.

prezentace přidána 5. 1. 2014


Návrh stroje pro provádění Babbageových vědeckých výpočtů. Výpočtové stroje na bázi elektronických elektronek. Zavedení tranzistorů a mikroobvodů. Vytvoření osobního počítače. Hlavní milníky ve vývoji informatiky v Rusku. Proces informatizace společnosti.

abstrakt, přidáno 12.24.2009


Fáze vývoje výpočetní techniky: manuální, mechanické, elektromechanické, elektronické. Industrializace zpracování informací a tvorba komplexních reléových a mechanicko-mechanických systémů s řízením programu. Babbageův výpočetní stroj.

prezentace přidána 27.06.2015


Fáze vývoje informační společnost... Počítačové generace, klasifikace moderní počítače podle funkčnosti. Krátký příběh éra před počítačem. Objevy před vytvořením počítačů. Informační technologie: účel, vlastnosti.

semestrální práce, přidáno 30. 3. 2011


Studium zahraniční, domácí praxe ve vývoji výpočetní techniky, jakož i vyhlídky na vývoj počítačů v blízké budoucnosti. Počítačové technologie. Fáze vývoje výpočetního průmyslu v naší zemi. Sloučení počítačů a komunikace.

První stránka v historii tvorby počítačů je spojena se jménem francouzského filozofa, spisovatele, matematika a fyzika Blaise Pascala. V letech 1641-42 zkonstruoval mechanickou kalkulačku, která umožňovala sčítání a odečítání čísel.
V roce 1673 postavil německý vědec Gottfried Leibniz první počítací stroj schopný provádět všechny čtyři aritmetické kroky. Sloužila jako prototyp pro přidávání strojů. V průběhu 19. století vzniklo mnoho návrhů sčítacích strojů, zvýšila se jejich spolehlivost a přesnost výpočtů. Jsou velmi rozšířené.
Vědci a návrháři Ruska významně přispěli ke zdokonalení počítacích strojů: Yakobson, Slobodsky, Shtoffel, Kummer, Čebyšev. V roce 1878 navrhl ruský vědec P. Čebyšev počítací stroj, který prováděl sčítání a odčítání víceciferných čísel.
Petrohradský inženýr Odner vynalezl přídavný stroj s ozubeným kolem s proměnným počtem zubů. Jeho design se ukázal být tak dokonalý (zařízení umožnilo provádět všechny čtyři aritmetické operace poměrně rychle), že přidávací stroje tohoto typu se vyráběly od roku 1873 téměř sto let. A teprve ve 30. letech XX století v naší zemi byl vyvinut pokročilejší přidávací stroj - "Felix". Tato počítací zařízení se používají již několik desetiletí.
Na počátku 19. století (1823 - 1834) formuloval anglický matematik Charles Babbage hlavní ustanovení, která by měla být základem návrhu počítače zásadně nového typu. Koncipovaný projekt stroje obsahoval všechna základní zařízení počítačů: paměť, aritmetické zařízení, řídicí zařízení, vstupně-výstupní zařízení. Vzhledem k nízké úrovni rozvoje strojírenství nebylo možné projekt tohoto stroje realizovat. Výpočtové programy pro tento stroj však vytvořila dcera George Byrona Ada Lovelace, která je právem považována za první programátorku.
Pouze o 100 let později, ve 40. letech 20. století, bylo možné vytvořit programovatelný počítací stroj založený na elektromechanickém relé. Tyto stroje ani neměly čas zahájit hromadnou výrobu, protože se objevily první počítače založené na rádiových trubicích.
První počítač „Eniak“ byl vytvořen v USA v roce 1946. Do skupiny tvůrců patřil vynikající vědec 20. století John von Neumann, který navrhl základní principy konstrukce počítače: přechod na binární číselný systém pro reprezentaci informací a princip uloženého programu. Bylo navrženo umístit výpočetní program do paměti počítače, což by poskytovalo automatický režim provádění příkazů a v důsledku toho zvyšovalo rychlost počítače.
Současně pracovali na počítačových projektech v Anglii a Rusku, kde byl v roce 1950 vyvinut první počítač s názvem MESM (malý elektronický počítací stroj) a první mainframe - BESM v roce 1952. Od té chvíle začal rychlý vývoj výpočetní technologie. Existuje pět fází vývoje elektronických počítačů.

· 40–50 let 20. století - první počítače v USA a SSSR;

· 50–60 let 20. století - první programovací jazyky;

· 60-70 let 20. století - první ACS, CAD, ES EVM;

· 70–80 let 20. století - první osobní počítače;

· 80–90 let 20. století - rozsáhlé používání osobních počítačů.

Počítačové generace

Všechny fáze vývoje počítače jsou běžně rozděleny do generací.

První generace byla vytvořena na bázi vakuových elektrických lamp, stroj byl ovládán dálkovým ovládáním a děrnými štítky pomocí strojových kódů. Tyto počítače byly umístěny v několika velkých kovových skříních, které zabíraly celé haly.

Třetí generace se objevila v 60. letech 20. století. Počítačové prvky byly vyrobeny na bázi polovodičových tranzistorů. Tyto stroje zpracovávaly informace pod kontrolou sestavovacích jazykových programů. Data a programy byly zadávány z děrných štítků a děrných pásek.

Třetí generace byla provedena na mikroobvodech obsahujících stovky nebo tisíce tranzistorů na jedné desce. Příkladem stroje třetí generace je ES EVM. Provoz těchto strojů byl řízen z alfanumerických terminálů. Pro ovládání byly použity jazyky na vysoké úrovni a Assembler. Data a programy byly zadávány jak z terminálu, tak z děrných štítků a děrných pásek.

Čtvrtá generace byla založena na velkých integrovaných obvodech (LSI). Nejjasnějším představitelem čtvrté generace počítačů jsou osobní počítače (PC). Univerzální mikropočítač pro jednoho uživatele se nazývá osobní. Komunikace s uživatelem byla prováděna prostřednictvím barevného grafického displeje pomocí jazyků vyšší úrovně.

Pátá generace je vytvořena na základě velmi velkých integrovaných obvodů (VLSI), které se vyznačují kolosální hustotou umístění logických prvků na čipu.
Předpokládá se, že v budoucnu bude rozšířen vstup informací do počítačů z hlasu, komunikace se strojem v přirozeném jazyce, strojové vidění, dotek stroje, tvorba inteligentních robotů a robotických zařízení.

3. Množství a kvalita informací. Míra informací.

Za určitých, velmi širokých podmínek lze opomenout kvalitativní vlastnosti informací a vyjádřit jejich množství počtem parametrů (faktů).

V současné době se rozšířily přístupy k definici „množství informací“, které vycházejí ze skutečnosti, že informace obsažené ve zprávě lze volně interpretovat ve smyslu její novosti, nebo jinými slovy snížit nejistotu našich znalostí o objektu.

Kvalita informací:

1. reprezentativnost- správný výběr informací tak, aby adekvátně odrážel zdroj informací. Například za účelem zvýšení reprezentativnosti údajů o sobě se uchazeči snaží předložit přijímací komisi co nejvíce osvědčení, diplomů, vysvědčení a dalších informací, které je potvrzují. vysoká úroveň příprava, která je zohledněna při zápisu na vysokou školu;

2. smysluplnost- sémantická kapacita informací. Vypočítává se jako poměr množství sémantické informace k její geometrické hodnotě. Toto je charakteristika signálu, o kterém se říká, že „myšlenky jsou v něm stísněné, ale slova jsou prostorná“. Aby se zvýšila smysluplnost signálu, například k charakterizaci pokroku žadatele, používá se ne úplný seznam jeho atestačních značek, ale průměrné skóre na certifikátu;

3. přiměřenost(úplnost) - minimální, ale dostatečné složení údajů k dosažení cílů sledovaných spotřebitelem informací. Tato charakteristika je podobná reprezentativnosti, ale rozdíl je v tom, že v tomto případě je bráno v úvahu minimální množství informací, které nezasahuje do rozhodování. Například uchazeč - zlatý medailista nesmí předložit své osvědčení výběrové komisi: diplom potvrzující obdržení zlaté medaile označuje celou sadu vynikajících známek v osvědčení;

4. dostupnost- jednoduchost (nebo možnost) provádění postupů pro získávání a transformaci informací. Tato vlastnost se nevztahuje na všechny informace, ale pouze na ty, které nejsou uzavřeny. K zajištění dostupnosti papírových dokumentů se k jejich skladování používá různé kancelářské vybavení a pro usnadnění jejich zpracování se používá počítačová technologie;

5. relevantnost- závisí na dynamice změn charakteristik informací a je určena zachováním hodnoty informace pro uživatele v době jejího použití. Je zřejmé, že pokud jde o informace, které se používají k zápisu, jsou relevantní, protože samotné školení již skončilo a jeho výsledky nelze změnit, a proto zůstávají relevantní;

6. včasnost- přijetí nejpozději do předem stanoveného data. Tento parametr je rovněž zřejmý nedávným uchazečům: opožděné podání pozitivních informací o sobě při přijetí může být plné nepřijetí;

7. přesnost- stupeň blízkosti informací ke skutečnému stavu zdroje informací. Například nepřesnou informací je lékařské osvědčení, ve kterém neexistují žádné údaje o nemocech předaných žadatelem;

8. důvěryhodnost- vlastnost informací odrážet zdroj informací s požadovanou přesností. Tato vlastnost je sekundární vůči přesnosti. V předchozím příkladu jsou přijaté informace neplatné;

9. udržitelnost- schopnost informací reagovat na změny původních údajů, aniž by byla porušena požadovaná přesnost.

Schopnost reagovat na změny zdrojových dat, aniž by byla ohrožena požadovaná přesnost

Informační jednotky

Bit se bere jako jednotka informace (z anglického bitu - binární číslice - binární číslice)

Trochu v teorii informací je množství informací potřebných k rozlišení mezi dvěma stejně pravděpodobnými zprávami.

Bit ve výpočtu je nejmenší „část“ paměti potřebná k uložení jednoho ze dvou znaků „0“ nebo „1“ použitých pro strojovou reprezentaci dat a pokynů.

K ukládání informací o větším objemu se používá bajt (osm bitů) nebo větší odvozené jednotky informací (kilobyte, megabajt, gigabajt atd.), Které se vždy rovnají mocninám dvou (bitů).

Informace a entropie.

Všimněte si, že u všech derivací Boltzmannova vzorce se výslovně nebo implicitně předpokládá, že makroskopický stav systému, ke kterému entropická funkce patří, je realizován na mikroskopické úrovni jako kombinace mechanických stavů velmi velkého počtu částic, které tvoří systém.

Problémy kódování a přenosu informací, pro jejichž řešení vyvinuli pravděpodobnostní míru informací Hartley a Shannon, znamenaly velmi úzké technické chápání informací, téměř nepodstatné pro celý rozsah tohoto konceptu. V důsledku toho je většina úvah využívajících termodynamické vlastnosti entropie ve vztahu k informacím o naší realitě spekulativní.

Zejména použití pojmu „entropie“ pro systémy s konečným a malým počtem stavů, stejně jako pokusy o rozsáhlou metodickou interpretaci výsledků teorie mimo dost primitivní mechanické modely, pro které byly získány, jsou nepřiměřené.

Entropie - integrální charakteristika průběhu stochastických procesů - je pouze paralelní s informací a v konkrétním případě se z ní stává.

Ve výsledku můžeme říci, že entropie systému vyjadřuje míru jeho poruchy a informace charakterizuje míru jeho organizace

Zprávy a signály.

Aby bylo možné přenášet zprávu od zdroje ke spotřebiteli, musí být nějakým způsobem „opraveno“. Zpráva tedy znamená informaci vyjádřenou v určité formě, která má být přenesena.

Zpráva je formou prezentace informací

Zpráva pro její přenos na příslušnou adresu musí být nejprve převedena na signál. Signál je chápán jako měnící se fyzická veličina, která zobrazuje zprávu.

Signál - nosič materiálu zprávy

Kódování a kvantování signálu.

Fyzické signály jsou spojité funkce času. Analogově-digitální převaděče (ADC) se používají k převodu spojitého, zejména analogového, signálu na digitální formu. Postup převodu analogového na digitální signál je obvykle představován jako posloupnost tří operací: vzorkování, kvantování a kódování.

Operace vzorkování je vzorkování časů měření signálu.

Kvantovací operace - čtení hodnot souřadnic signálu ve vybraných momentech měření s danou úrovní přesnosti. (existuje kvantizace úrovně a kvantizace času)

Operace kódování je transformace měření přijatého signálu na odpovídající hodnoty určitého digitálního kódu nebo kombinace kódů, které jsou přenášeny komunikačními kanály.

V technických kódech jsou písmena, číslice a další znaky téměř vždy kódovány v binárních sekvencích nazývaných binární kódová slova.