История развития вычислительной техники

1. Лекция

История развития ВТ

2. Раздел История развития ВТ

1.
2.
3.
4.
Ручной этап
Механический этап
Электромеханический этап
Электронный этап

3. Пальцевый метод счета

• Древнейшим счетным инструментом - рука.
• Системы счисления: 5, 10
• До сих пор используется на биржах

4. Камни, палочки, зарубки, узелки.

Развитие торговли –>
потребность в новых
средства подсчета
Ремни, узелки
Азия
Дощаный счет
XVI в. Н.Э.
Бирки, зарубки
Европа
до XVII в.
Суаньпань
VI в. Н.Э.
Абак (calculi)
500 в. Н.Э.

5. Зубчатое колесо XIV-XIX в.в.

• 1492 г. – Леонардо да Винчи создал эскизный рисунок 13-разрядного
десятичного суммирующего устройства.
• Идея: «Создание устройств для облегчения труда при вычислениях»
Зубчатое колесо

6. Первые вычислительные устройства

• 1614-й. Изобретение логарифмов шотландцем Джоном Непером.
– Это позволило условно заменить «*» и «/» на «+» и «-».
– Были составлены мат.таблицы существенно облегчившие жизнь ученым.
1654 году появилась
лог.линейка в том виде, в
котором мы ее знаем
сегодня.
• 1642-й. Француз Блэз Паскаль изобрел и построил суммирующую
машину
Паскалина
6-8 разрядный
десятичный
арифмометр
+,300 лет

7. Суммирующая машина Паскаля

8. Первые вычислительные устройства

1673-й. Готфрид Вильгельм Лейбниц – изобрел свой
арифметический прибор (десятичный арифмометр).
Операции
• +, -, *, /
• извлечение
корней (2, 3)
• возведение в
степень
Лейбниц также занимался
исследованием свойств
двоичной системы
счисления, которая сейчас
является основой любой
цифровой техники.

9.

Копия механического калькулятора Лейбница в Немецком музее.

10. «Программы» - перфокарты

1799-1808 г. Жозефом Жакардом был сделан первый в мире ткацкий станок
управляемый «программно» с помощью перфокарт.
В это же время Госпар де Прони сформулировал 3 этапа ручного счета:
–
–
–
разработка численного метода (математики)
составление программы последовательности арифметических действий и их реализация
(технология)
проведение собственно вычислений путем арифметических операций над числами в
соответствии с составленной программой

11. Переход от ручного к автоматическому вычислению

1830-1846. Англичанин Чарльз Бэббидж ведет работы по созданию
аналитической машины, МЦВМ производящую вычисления по набору
инструкций, записанных на перфокартах,
АМ прообраз современной программно управляемой машины.
Главный принцип: программный принцип т.е:
–
–
Архитектура (как у современных ЭВМ):
–
–
–
–
–
программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;
команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не
отличающемся от чисел.
арифметическое (АУ) - фабрика или мельница (mill)
запоминающее (ЗУ) - склад (store)
устройство управления, управляющий элемент (control)
устройства ввода информации
устройство вывода информации
Идея: Переход от ручного к автоматическому
выполнению вычислений по составленной программе.
Реализовать аналитическую
машину не удалось.
Переход от ручного к
автоматическому вычислению

12. Машина Бэббиджа

13. Табуляторы

1988 - 1890г. Герман Холлерит создает особое устройство - статистический
табулятор, с целью ускорить обработку результатов переписи населения.
Табуляторы, расшифровывали информацию записанную на перфокартах с
помощью электрического тока
1.
2.
3.
4.
5.
арифметическое устройство;
память (это колода перфокарт и
регистры для запоминания
промежуточных результатов
вычислений);
управление вычислительным
процессом;
устройство ввода (с перфокарт);
устройство вывода данных.
500*7лет = 43 (таб. + сотр.)*1 мес.

14. Что должна уметь автоматически действующая ВМ?

выполнять операции (в т. ч. арифметические) над величинами, заданными в
цифровой форме;
запоминать исходную информацию (исходные данные и программу) и
результаты вычислений, т.е. обладать «памятью»;
управлять вычислительным процессом, т. е. автоматически настраивать
машину на выполнение очередной операции в соответствии с программой.
«общаться с человеком», т. е. воспринимать от него исходную информацию и
выдавать нужные ему результаты вычислений (ввод-вывод информации);

15. Начало

В 1936 году немецкий инженер-кибернетик Конрад Зюс начал работу над
созданием АВМ (Автоматической Вычислительной Машины) Зюс-1 на
механических реле.
В 1939 году американский инженер Дж. Стибниц создал релейную машину
фирмы «Белл».
В 1944 году Говард Айкен сконструировал в Гарвардском при поддержке
фирмы IBM первый программно управляемый компьютер Марк 1. (э.м.реле и
перфоленты).
1945-й. Джон фон Нейман сформулировал принципы работы и
компоненты современного программно-управляемого компьютера:
–
–
Арифметико-Логическое Устройство (АЛУ); Устройство управления (УУ);
Память (ЗУ); Устройство ввода/вывода информации.
В 1946 году была создана вычислительная машина ENIAC (Electronic Numerical
Integrator and Computer). Она состояла из 20 тыс. электронных ламп и 1,5 тыс.
реле, быстродействие 300 операций в секунду. (18000 эл.ламп.)

16. Электромеханическая вычислительная машина Mark 1 (2,3,4)

17. Первая ЭВМ – ENIAC

Первая ЭВМ – ENIAC

18. Поколения ЭВМ

19.

Электронные лампы (1)

20. Поколения ЭВМ

Транзисторы (2)

21. Электронные лампы (1)

Интегральные схемы (3)

22. Транзисторы (2)

Микропроцессор (1971 г.)
Ядро 4004

23. Интегральные схемы (3)

Закон Гордона Мура (1965г.)
Закон Гордона Мура (один из основателей Intel) - эмпирическое
наблюдение. Интерпретации закона мура:
– количество транзисторов в кристалле микропроцессора
удваивается каждые два года (2x2)
– число транзисторов в производимых чипах удваивается каждые
два года;
– технологически возможное число транзисторов на кристалле
микропроцессора удваивается каждые два года;
–
–
–
–
–
–
–
производительность вычислительных систем удваивается каждые
восемнадцать месяцев.
производительность микропроцессоров удваивается каждые 18
мес.;
тактовая частота микропроцессоров удваивается каждые 18 мес.;
вычислительная мощность компьютера удваивается каждые 18
мес.;
плотность транзисторов на чипе удваивается каждые 18 мес.;
вычислительная мощность, доступная за $1, удваивается каждые
18 мес.;
стоимость чипа падает вдвое каждые 18 мес.
Микропроцесс
ор
Год выпуска
Число
транзисторов
4004
1971
2.300
8008
1972
2.500
8080
1974
5.000
8086
1978
29.000
286
1982
120.000
Intel 386™
processor
1985
275.000
Intel 486™
processor
1989
1.180.000
Intel®
Pentium®
processor
1993
3.100.000
Intel®
Pentium® II
processor
1997
7.500.000
Intel®
Pentium® III
processor
1999
24.000.000
Intel®
Pentium® 4
processor
2000
42.000.000
Intel®
Itanium®
processor
2002
220.000.000
Intel®
Itanium® 2
processor
2003
410.000.000

24. Микропроцессор (1971 г.)

Интегральные схемы (3)
• Степень интеграции:
– малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,
– средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,
– большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле,
– сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в
кристалле,
– ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в
кристалле,
– гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов
в кристалле.
Число транзисторов в Core i7 980X составляет 1,17 миллиарда

25. Закон Гордона Мура (1965г.)

Современный микропроцессор
(нанометры)

26. Интегральные схемы (3)

Altair

27. Современный микропроцессор (нанометры)

Apple

28. Altair

Вопросы