История развития вычислительной техники (лекция № 2)

1.

ЛЕКЦИЯ 2
И С ТО Р И Я РА З В И Т И Я В Ы Ч И С Л И Т Е Л Ь Н О Й
ТЕХНИКИ

2.

Этап
Время
Ручной (абак, счеты)
3 тыс. лет до Н.Э.
Механический
Конец XVII века
(арифмометр)
Электромеханический
Конец XIX века
Электронный (ЭВМ)
С середины XX века по наше время
ЭТА П Ы РА З В И Т И Я
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

3.

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

4.

РА З Д Е Л Е Н И Е Э В М Н А
ПОКОЛЕНИЯ УСЛОВНО, ТАК КАК ОНИ
СМЕНЯЛИСЬ ПОСТЕПЕННО, И
В Р Е М Е Н Н Ы Е Г РА Н И Ц Ы М Е Ж Д У
П О К ОЛ Е Н И Я М И РА З М Ы Т Ы .
П О К ОЛ Е Н И Я РА З Д Е Л Я ЮТ В
ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОСНОВНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ
ИЗГОТОВЛЕНИИ ЭВМ.
ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ
СТРОИЛОСЬ НА ЭЛЕКТРОННЫХ
ЛАМПАХ. ЭТИ ЭВМ, СОДЕРЖАЩИЕ
ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ ЛАМП, БЫЛИ
ГРОМОЗДКИМИ, НЕНАДЁЖНЫМИ,
ТРЕБОВАЛИ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
(ДЛЯ НАГРЕВА КАТОДА)

5.

2 поколение ЭВМ строилось на транзисторах –
полупроводниковых устройствах. По сравнению с
лампами транзисторы имели малые размеры и
потребляемую мощность. ЭВМ были более надёжными и
занимали гораздо меньше места.
3 поколение ЭВМ строилось на полупроводниковых
интегральных схемах (ИС), представляющих собой
электрическую цепь, которая выполнена в виде единого
полупроводникового кристалла и содержит большое
количество элементов (диодов и транзисторов), что
позволило
уменьшить
размеры,
потребляемую
мощность, стоимость и увеличить надежность системы.

6.

4 п о ко л е н и е Э В М с т р о и т с я н а б о л ь ш и х
и н т е г р а л ь н ы х схе м а х , ко т о р ы е с од е р ж ат м и л л и о н ы
транзисторов в одном кристалле и представляют
с о б о й ц е л ы е фу н к ц и о н а л ь н ы е у з л ы ком п ь ю т е р а .
примером бис является микропроцессор. бис
способствовали появлению персональных
ком п ь ю т е р о в .
Э В М 5 п о ко л е н и я п о ка су щ е с т ву ю т л и ш ь в
т е о р и и , о с н о ва н ы н а л о г и ч е с ком п р о г р а м м и р о ва н и и
( ком п ь ю т е р д о л же н с а м в з а в и с и м о с т и о т
по ст авленной задачи со ст авить план действий и
выполнить его). Элементная база: сверхбольшие
интегральные схемы с применением оптоэлектроники
( и с п о л ь з о ва н и е э ф ф е кто в в з а и м од е й с т в и я о п т и ч е с ко го
излучения с электронами в твердых телах для
генерации, отображения, хранения, обработки и
передачи информации) и криогенной элект роники
(применение явлений, происходящих в твердых телах
при температурах менее 120к в присутствии
электромагнитных полей, для создания электронных
устройств)

7.

Дополнительная информация:
1946 г. - первая ЭВМ (США, «ENIAC», содержала 18
000 ламп, весила 30 тонн, размер – 4м*30м*6м, ОП – 600
бит, 5 000 операций в секунду, работала 10 лет)
1950 г. - первая советская ЭВМ («МЭСМ», ОП – 1800
бит)
1976 г. - первый персональный компьютер (ПК)
компании «APPLE» (ОП – 48 кбайт, 1 МГц)
1983 г. – первый персональный компьютер компании
IBM («IBM PC/XT», ОП – 640 Кбайт, ЖД – 10 Мбайт, 10
МГц)

8.

Классификация и состав ЭВМ.
Возможны различные виды классификации компьютеров:
1.
По элементной базе (рассмотрели на пред. слайдах).
2.
По производительности:
a)
Супер - ЭВМ- это самые мощные компьютеры, представляющие собой
многопроцессорные вычислительные системы. Предназначены для решения
уникальных задач (прогнозирование метеообстановки, управление
космическими и оборонными комплексами и др.). Дорогие (стоят сотни
миллионов долларов).
b)
ЭВМ общего назначения предназначены для решения широкого класса
научно-технических и статистических задач, обрабатывают 60% всей
информации в мире.
c)
Мини - ЭВМ предназначены чаще всего для управления технологическими
процессами предприятий. Они компактнее и дешевле ЭВМ общего назначения.
d)
Микро - ЭВМ и персональные компьютеры появились после изобретения
микропроцессора. Имеют очень широкую область применения и более
компактны.

9.

К ПК ОТНОСЯТСЯ:
УЧЕБНЫЕ (ИСПОЛЬЗУЮТСЯ В ТРЕНАЖЕРАХ).
БЫТОВЫЕ (В БЫТОВОЙ ТЕХНИКЕ).
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ (ПЕРСОНАЛЬНЫЕ
КОМПЬЮТЕРЫ).
ПО ТИПУ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ СИГНАЛОВ:
ЭЦВМ (ЦИФРОВЫЕ).
АВМ (АНАЛОГОВЫЕ).
ГИБРИДНЫЕ (СМЕШАННЫЕ).

10.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭВМ
ЭВМ, КОМПЬЮТЕР—КОМПЛЕКС
П Р О Г РА М М Н Ы Х И Т Е Х Н И Ч Е С К И Х
СРЕДСТВ, ОБЪЕДИНЁННЫХ ПОД ОБЩИМ
У П РА В Л Е Н И Е М И П Р Е Д Н А З Н АЧ Е Н Н Ы Й
ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
О Б РА Б О Т К И И Н Ф О РМ А Ц И И П О
ЗАДАННОМУ АЛГОРИТМУ.
:
СОВРЕМЕННАЯ ЭВМ ЯВЛЯЕТСЯ ЕДИНЫМ
КО М П Л Е КС О М И З Н Е С КОЛ Ь К И Х У С Т Р О Й С Т В .
К А Ж Д О Е У С Т Р О Й С Т В О П Р Е Д С ТА ВЛ Я Е Т
СОБОЙ АВТОНОМНЫЙ, КОНСТРУКТИВНО
З А К О Н Ч Е Н Н Ы Й М О Д УЛ Ь С Т И П О В Ы М
С О П РЯ Ж Е Н И Е М . Э В М М ОЖ Е Т И М Е Т Ь
П Е Р Е М Е Н Н Ы Й С О С Т А В О Б О Р УД О ВА Н И Я .
В О С Н О В Е РА Б О Т Ы Э В М Л Е Ж И Т
П Р И Н Ц И П О Т К Р Ы Т О Й А РХ И Т Е К Т У Р Ы .
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭВМ:

11.

Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие
программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
В основе архитектуры современных ЭВМ лежат принципы, предложенные американским
ученым и теоретиком вычислительной техники Джоном фон Нейманом. В соответствии с
ними выделяются пять базовых элементов компьютера:
арифметико-логическое устройство;
устройство управления;
запоминающее устройство;
система ввода информации;
система вывода информации.

12.

Обобщённая структурная схема ЭВМ

13.

Устройство
ввода
служит
для
преобразования
информации
в
закодированную
последовательность
сигналов и записи её в основную память
(ОП).
Примеры устройств ввода:
Клавиатура (ввод информации в
виде
последовательности
символов,
которые образуют команды);
Манипуляторы: мышь, джойстик,
touchpad,
touchscreen
(информация
вводится путём выбора из предлагаемого
набора какой-либо информации);
Сканер;
Камера;
Микрофон.
УС ТРО Й С ТВА ВВОД А

14.

15.

Устройства вывода служат для
преобразования
результатов
обработки
сигналов
в
информацию, в удобном для
пользователя виде.
Примеры устройств вывода:
Монитор (электронно-лучевая
трубка, жидкокристаллический,
плазменный);
Принтер (матричный,
струйный, лазерный);
Плоттер (графопостроитель);
Динамик;
Экраны, проекторы.
УСТРОЙСТВА
ВЫВОДА

16.

Основная
память
(ОП)
–
устройство,
предназначенное для хранения данных и программ. Это
электронное устройство, основанное на микросхемах. Для
него характерна большая скорость доступа к данным.
Состоит из ПЗУ и ОЗУ.
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство. Хранит
служебные программы (записанные туда при изготовлении
микросхемы устройства), выполняемые во время загрузки
ЭВМ (диагностика и начальная отладка, оптимизация
связей, запуск загрузчика операционной системы).
Является
энергонезависимой
памятью
(при
выключении компьютера информация, записанная в ПЗУ,
не пропадает).

17.

О ЗУ – О П Е РАТ И ВН ОЕ З А П О МИ Н АЮЩЕ Е
УСТ Р О Й СТ ВО . Х РА Н И Т П Р О Г РАММЫ, И СХОД НЫ Е
Д А Н Н Ы Е И Р Е ЗУЛЬТАТ Ы О Б РА БОТ КИ ВО ВР Е МЯ И Х
И СП ОЛЬЗ ОВАН ИЯ. ЯВЛЯЕ Т СЯ ЭН Е Р ГО З А ВИСИ МО Й
П А МЯТЬ Ю .
В ЗУ – ВН Е ШН Е Е З А П О МИ НАЮЩЕЕ
УСТР О Й СТВО . СЛУЖ И Т ДЛЯ ДЛИ ТЕЛЬ Н О ГО Х РА Н ЕНИ Я
П Р О Г РАММ И БОЛЬ ШИ Х О БЪ Ё МО В Д А Н Н Ы Х . П О МЕ Р Е
Н Е О БХОД ИМО СТ И О Н И ВЗ А И МОДЕ ЙСТ ВУЮТ В О П И
ТА М И СП ОЛЬЗУЮТ СЯ.
КА К П РА ВИ ЛО , ЭЛЕ КТ Р О МЕ Х А НИ ЧЕ СКИЕ
УСТР О Й СТВА . В СВЯЗ И С ЭТИ М, СКО Р О СТЬ ДО СТУП А
К Д А Н Н Ы М У ЭТ И Х УСТ Р О Й СТ В ГО РАЗДО Н И Ж Е , Ч Е М У
ЭЛЕ КТ Р О Н Н Ы Х.

18.

ЦУУ – центральное устройство управления.
Осуществляет управление аппаратными и программными
ресурсами ЭВМ. Производит чтение команд из основной
памяти, определяет адреса операндов команд, тип
операции, передаёт сигнал в ОП и АЛУ.
АЛУ
–
арифметико-логическое
устройство.
Выполняет арифметические и логические операции над
данными и вырабатывает различные условия, влияющие
на ход вычислительного процесса.
ЦУУ и АЛУ вместе составляют ПРОЦЕССОР.
Процессор и основная память вместе составляют
центральные устройства (ядро) ЭВМ. Остальные
устройства являются внешними устройствами ЭВМ.

19.

СПАСИБО
ЗА
ВНИМАНИЕ!