История развития вычислительной техники
Типы устройств
Абак, счеты
Первые механические калькуляторы
Арифмометры
Логарифмические линейки
Перфокарты
Программируемый ткацкий станок Жаккара (1801)
Первые программируемые машины
Настольные калькуляторы
Аналоговые машины
Электромеханические компьютеры
Принципы фон Неймана
Компьютер Атанасова-Бери
ENIAC — 1946
Первое поколение компьютеров
Mark I
МЭСМ (1950–1951)
Второе поколение (1950-1960)
БЭСМ-6 (1966)
Миникомпьютеры
Третье поколение
ЕС ЭВМ
Персональные компьютеры
Советские ПК
Семейство ДВК
Программируемые микрокалькуляторы
Суперкомпьютеры
Cray Jaguar XT5 содержит 18 688 вычислительных ячеек, а также вспомогательные ячейки для входа пользователей и обслуживания.
Советские суперкомпьюетры
4004
8008
8088
8086
80286
80386DX
80486DX
80486DX2
Pentium
Pentium MMX
Pentium II
Pentium III
Pentium 4
Pentium D
Pentium Core 2 Duo
Pentium Core i7
Закон Мура
Переферия
RT-11 (1970)
VM (IBM 360/370, ЕС ЭВМ) (1974)
UNIX (1969)
CP/M
Sun OS (1982)
Open VMS (VAX, 64bit) (1975-2011)
MS-DOS (1980-2000)
Amiga OS (1985)
Free BSD (c 1993)
OS/2 1.2 (1987)
OS/2 2.0 (1992)
OS/2 3.0 (1994)
OS/2 4.0 Warp (1995)
Windows 1.0 (1985)
Windows 2.0 (1987)
Windows 3.1 (1991)
Windows NT 3.51 (1993)
Windows’95 и Windows NT 4.0 (1995)
Windows’98
Windows Me
Windows 2000
Windows XP 2002
Windows Vista (2007)
Windows 7 (2009)
Windows 8 (2012)
Windows 10 (2015)
Linux Mint
Linux Red Hat
Linux Debian
Linux Ubuntu
Linux SlackWare
Mac OS (1984)
Mac OS 9 (2000)
OS X 10.1 Puma (2001)
OS X 10.3 Pantera (2002)
OS X 10.5 Leopard (2009)
OS X 10.10 (2015)
27.62M
Категория: ЭлектроникаЭлектроника

История развития вычислительной техники

1. История развития вычислительной техники

2. Типы устройств

• Калькуляторы
• Программируемые машины
• Аналоговые
• Цифровые

3. Абак, счеты

Аба́к (греч. αβαξ, abákion,
лат. abacus — доска) — счётная
доска, применявшаяся для
арифметических вычислений
приблизительно с IV века до н. э. в
Древней Греции, Древнем Риме.

4. Первые механические калькуляторы

• 1623 Вильгельм Шикард «Считающие
часы». Использовал Й.Кеплер.
• 1642. Б.Паскаль.
• 1673. Г.Ф.Лейбниц

5. Арифмометры

• 1820 Ч.Томас
• 1890. В.Д.Однер

6. Логарифмические линейки

Джон Не́пер (John Napier; 1550—1617)
— шотландский барон, математик,
один из изобретателей логарифмов,
первый публикатор логарифмических
таблиц.

7. Перфокарты

• 1801, Ж. М.Жаккар – ткацкий станок,
узор определялся перфокартами.
• 1838, Ч. Бэббидж – Разностная машина
• 1890, Герман Холлерит –
Бюро Переписи США

8. Программируемый ткацкий станок Жаккара (1801)

9. Первые программируемые машины

• 1835, Чарльз Бэббидж – аналитическая машина
• Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона
Реконструкция 2-го варианта
Разностной машины —
раннего, более ограниченного
проекта, действует в
Лондонском музее науки с
1991 года.

10. Настольные калькуляторы

• 1900 – использование электродвигателей
• 1930 – массовое развитие
электромеханических калькуляторов
• 1963 – полностью электронный калькулятор

11. Аналоговые машины

Дифференциальный анализатор, Кембридж, 1938 год

12. Электромеханические компьютеры

• 1936-1941, Конрад Цузе – компьютер Z3
на телефонных реле.
• 1941, «Колос», Великобритания

13. Принципы фон Неймана


Принцип двоичности

Для представления данных и команд используется двоичная система счисления.
Принцип программного управления

Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом
в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти

Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются
в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно
выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресуемости памяти

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в
произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Принцип последовательного программного управления

Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после
завершения другой.
Принцип условного перехода

Kоманды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в
программе команд условного перехода, которые меняют последовательное выполнение
команд в зависимости от значений данных. (Сам принцип был сформулирован задолго
до фон Неймана Адой Лавлейс и Чарльзом Бэббиджем, однако он логически включен в
фоннеймановский набор как дополняющий предыдущий принцип.

14. Компьютер Атанасова-Бери

1939 год, 300 ламп

15. ENIAC — 1946

ЭНИАК (ENIAC, сокр. от Electronical Numerical Integrator and Calculator — Электронный
числовой интегратор и вычислитель) — первый широкомасштабный электронный цифровой
компьютер, который можно было перепрограммировать для решения полного диапазона
задач. Построен в 1946 году по заказу Армии США в Лаборатории баллистических
исследований для расчётов таблиц стрельбы. Запущен 14 февраля 1946 года.
• 17468 ламп
• 7200 кремниевых диодов
• 1500 реле,
• 70000 резисторов
• 10000 конденсаторов.
• Потребляемая мощность —
150 кВт.
• Вычислительная мощность —
300 операций умножения или
5000 операций сложения в
секунду.
• Вес — 27 тонн.
• Вычисления производились в
десятичной системе.

16. Первое поколение компьютеров


1948, Baby (Манчестер)
1949, Mark I (Манчестер)
1950, МЭСМ (Лебедев)
1951, UNIVAC 1
– серия 46 машин (5200 электровакуумных
ламп, 125 кВт энергии, 1 млн. $)
• 1953, Стрела (6200 ламп, 60 000 диодов,
150 кВт, 2000-3000 оп/с)

17. Mark I

18. МЭСМ (1950–1951)


арифметическое устройство: универсальное,
параллельного действия, на триггерных ячейках
представление чисел: двоичное, с фиксированной
запятой,16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак
система команд: трёхадресная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4
разряда — код операции, следующие 5 — адрес первого операнда, ещё 5 —
адрес второго операнда, и последние 6 — адрес для результата операции. В
некоторых случаях третий адрес использовался в качестве адреса следующей
команды. Операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение
с учётом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления,
передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, остановка.
оперативная память: на триггерных ячейках, для данных — на 31 число, для
команд — на 63 команды
постоянная память: для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды
быстродействие: 3000 операций в минуту (полное время одного цикла составляет
17,6 мс; операция деления занимает от 17,6 до 20,8 мс)
количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов)
занимаемая площадь: 60 м²
потребляемая мощность: около 25 кВт

19. Второе поколение (1950-1960)

• 1947 – транзистор
• 1959, IBM 7090
(выпущено 100 тыс.)
• 1960, DEC – PDP 1
• 1961, Сетунь – на основе троичной логики
• 1964, Весна –




Два процессора — центральный (ЦВУ) и периферийный (КВУ)
Тактовая частота — 5 МГц
Производительность — до 300 000 операций в секунду.
Элементная база: 80 тыс. транзисторов, 200 тыс. диодов

20. БЭСМ-6 (1966)


Элементная база — транзисторный парафазный усилитель с диодной
логикой на входе
Тактовая частота — 10 МГц
48-битное машинное слово
Быстродействие — около 1 млн операций в секунду, близкое к
рекордному для того времени
Конвейерный центральный процессор (ЦП) с отдельными конвейерами
для устройства управления (УУ) и арифметического устройства (АУ).
Конвейер позволял совмещать обработку нескольких команд,
находящихся на разных стадиях выполнения.
8-слойная физическая организация памяти (интерливинг)
Виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной
приписки.
Совмещённое АУ для целой и плавающей арифметики.
Кеш на 16 48-битных слов: 4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 —
буфер записи
Система команд включала в себя 50 24-битных команд (по две в слове)

21. Миникомпьютеры

«МИР-1» — серийная ЭВМ для
инженерных расчётов, создана в 1965
году Институтом кибернетики
Академии наук Украины, под
руководством академика В. М.
Глушкова. Одна из первых в мире
персональных ЭВМ. Выпускалась
серийно и предназначалась для
использования в учебных заведениях,
инженерных бюро, научных
организациях. Имела ряд уникальных
особенностей, таких как аппаратно
реализованный машинный язык,
близкий по возможностям к языкам
программирования высокого уровня,
развитое математическое
обеспечение.
Мир 1

22. Третье поколение

• 1960 – первые интегральные
микросхемы
• 1963 – компьютерная мышь
• 1964 – первый мини компьютер
PDP-11
• 1964 – IBM/360
• 1970 – микропроцессоры
• 1970 – DRAM-память

23. ЕС ЭВМ

• Массовое производство
унифицированных ЭВМ
• Быстродействие 1-10 млн. оп/с
• Оперативная память 0.5 – 8 М
• Жесткие диски 29/100М
СМ ЭВМ

24. Персональные компьютеры


1972 – Atari
1976 – Apple I
1977 – Apple II
1981 – IBM PC
1982 – ZX Spectrum
1984 – Amiga
1984 – Macintosh
1986 – ноутбук IBM

25. Советские ПК


1984 – Агат
БК 0010
ZX Spectrum
Микроша
1989 – Искра

26. Семейство ДВК

Диалоговый вычислительный комплекс (ДВК) —
семейство советских персональных компьютеров
середины 80-х — начала 90-х годов XX века.
Разработан в НИИТТ НПО «Научный Центр», г.
Зеленоград. Первая модель ДВК-1 разработана в 1981,
выпуск с 1982.
Все компьютеры ДВК были программно и аппаратно
совместимы с серией управляющих Микро-ЭВМ
Электроника-60, МС 1212 и СМ-1425. Выпускались на
заводе Квант Министерства электронной
промышленности СССР. В 1990 году выпуск всех
моделей ДВК составил 200 тыс. машин.

27. Программируемые микрокалькуляторы

• 1977 – Электроника БЗ-21
• 1980 – Электроника БЗ-34
• 1985 – MK-61, MK-52

28. Суперкомпьютеры

• Seymour Cray

29. Cray Jaguar XT5 содержит 18 688 вычислительных ячеек, а также вспомогательные ячейки для входа пользователей и обслуживания.

Каждая вычислительная ячейка
содержит 2 четырехъядерных процессора AMD Opteron 2356 с внутренней частотой
2.3 ГГц, 16 ГБ памяти DDR2-800, и роутер SeaStar 2+. Всего раздел содержит 149 504
вычислительных ядер, более 300 ТБ памяти, более 6 ПБ дискового пространства и
пиковую производительность 1.38 PFLOPS.

30. Советские суперкомпьюетры

• Эльбрус 1, 1980
15 млн. оп/с
• Эльбрус 2, 1985
125 млн. оп/с
• Эльбрус 3, 1994
Не был запущен в серию
• «Электроника СС БИС» –
векторно-конвейерная суперЭВМ Архитектурно сходна с
линией Cray. 1989. 250-500 MFLOPS, проект 10 GFLOPS
• 2008 построено 100 серверов Эльбрус для обороны.
9.6 GFLOPS (32 бит)
• Эльбрус-4С — 64-Гфлоп, 65 нм к 2012 г.
• Эльбрус-16С — 1-Тфлоп, 32 нм к 2018 г.

31.

32.

33.

34.

35.

36. 4004


Представлен: 15 ноября 1971 года
Частота: 740 кГц
Быстродействие: 0,092 MIPS
Ширина шины: 4 бита
Количество транзисторов: 2300
Технология: 10 мкм PMOS
• Адресуемая память: 640 байт

37. 8008


Представлен: 1 апреля 1972 года
Частота: 500 кГц (8008-1: 800 кГц)
Быстродействие: 0,05 MIPS
Ширина шины: 8 бит
Количество транзисторов: 3500
Технология: 10 мкм PMOS
Адресуемая память: 16 Кбайт

38. 8088


Представлен: 1 июня 1979 года
Частоты:


5 МГц с быстродействием 1,0 MIPS
8 МГц с быстродействием 3,0 MIPS
Внутренняя архитектура: 16 бит
Ширина внешней шины: 8 бит — данные, 20 бит — адреса
Количество транзисторов: 27 000
Технология: 3 мкм
Адресуемая память: 1 Мбайт
Идентичен 8086, за исключением внешней шины данных
Использовался в IBM PC и клонах

39. 8086

• Представлен: 8 июня 1978 года
• Частоты:
– 5 МГц с быстродействием 2,5 MIPS
– 10 МГц с быстродействием 5 MIPS
Ширина шины: 16 бит — данные, 20 бит — адреса
Количество транзисторов: 29 000
Технология: 3 мкм
Адресуемая память: 1 Мбайт
3-кратная производительность 8080
Использовался в портативных вычислениях
Ассемблер совместим с 8080
Использовались сегментные регистры для доступа к более, чем
64 килобайтам данных одновременно, создававшие проблемы
для программистов в течение многих лет.

40. 80286

• Представлен: 1 февраля 1982 года
• Частоты:
– 8 МГц, 10 МГц с быстродействием 4,0 MIPS
– 16,0 МГц с быстродействием 8,0 MIPS
Ширина шины данных: 16 бит
Ширина шины адреса: 24 бит
Количество транзисторов: 134 000
Технология: 1,5 мкм
Адресуемая память: 16 Мбайт
Добавлен 16-разрядный защищённый режим.
Некоторые команды выполнялись в несколько раз быстрее,
например умножение/деление за 29 тактов вместо 190
• Включал аппаратную защиту памяти для поддержки
многозадачных операционных систем

41. 80386DX

• Представлен: 17 октября 1985 года
• Частоты:
– 16 МГц с быстродействием от 5 до 6 MIPS
– 33 МГц с быстродействием 11,4 MIPS (1989)
Ширина шины данных: 32 бита
Количество транзисторов: 275 000
Технология: 1 мкм
Адресуемая память (32 разряда): 4 ГБ
Виртуальная память: 64 ГБ
Первый чип x86 для поддержки 32-битных наборов данных
Переработанная и расширенная поддержка защиты памяти,
включающая страничную виртуальную память и режим
виртуального 86 (особенности, которые в будущем потребуются
для Windows 95, OS/2 Warp и Unix)

42. 80486DX

• Представлен: 10 апреля 1989 года
• Частоты:
– 25 МГц с быстродействием 20 MIPS
– 50 МГц с быстродействием 41 MIPS (1991)
Ширина шины: 32 бита
Количество транзисторов: 1,2 миллиона
Технология: 1 мкм; 50-МГц версия была на 0,8 мкм
Адресуемая память: 4 Гбайта
Виртуальная память: 64 Гбайта
Кэш первого уровня на чипе
Встроенный математический сопроцессор
50-кратная производительность 8088

43. 80486DX2

• Представлен: 3 марта 1992 года
• Частоты:
– 50 МГц с быстродействием 41 MIPS
– 10 августа 1992 66 МГц с быстродействием 54 MIPS
Ширина шины: 32 бита
Количество транзисторов и технология: 1,2 миллиона на 0,8 мкм
Адресуемая память: 4 ГБ
Виртуальная память: 64 ТБ
Использовался в высокопроизводительных дешёвых
настольных компьютерах
• Использовал технологию «удвоения скорости» при помощи
работы ядра процессора на частоте, удвоенной по сравнению с
частотой шины
• Использовался 168-контактный разъём

44. Pentium

• Представлен: 22 марта 1993 года
• Ширина шины: 64 бита
• Частоты:
– 60 МГц с быстродействием 100 MIPS
– 66 МГц с быстродействием 112 MIPS
Ширина шины адреса: 32 бита
Адресуемая память: 4 гигабайта
Виртуальная память: 64 терабайта
Суперскалярная архитектура позволила повысить в 5 раз
производительность по сравнению с 33 МГц 486DX
• Кэш L1: 16 КБ
• Ядро «P5» — 0,8 мкм техпроцесс
• Количество транзисторов: 3,1 миллиона

45. Pentium MMX


Представлен: 8 января 1997 года
Технология процесса: P55C 0,35 мкм
Инструкции Intel MMX
Упаковка: Socket 7 296/321 ножек PGA
Кэш L1: 32 КБ
Количество транзисторов: 4,5 миллиона
Частота системной шины: 66 МГц
Варианты:
– 166 МГц, представлена 8 января 1997 года
– 233 МГц, представлена 2 июня 1997 года

46. Pentium II

• Представлен: 7 мая 1997 года
• Pentium Pro с MMX и улучшенной
производительностью для 16-битных приложений
• Упаковка процессора: 242-контактный Slot 1 SEC
• Количество транзисторов: 7,5 миллиона
• Частота системной шины: 66 МГц
• Кэш L1: 32 КБ
• Внешний кэш L2: 256 или 512 КБ на 1/2 скорости
• Варианты:

233 МГц, 266 МГц, 300 МГц

47. Pentium III

• Представлен: 26 февраля 1999 года
• Улучшенный Pentium II, а именно — ядро, основанное на P6,
включающее в себя SSE
• Количество транзисторов: 9,5 миллиона
• Кэш L1: 32 КБ
– Кэш данных: 16 Кб,
– Кэш инструкций: 16 Кб
Кэш L2: 512 КБ (внешний, на 1/2 скорости)
Упаковка процессора: 242-контактный Slot-1 SECC2
Частота системной шины: 100 МГц
Варианты:
– 500 МГц, представлен 26 февраля 1999 года
– 550 МГц, представлен 17 мая 1999 года
– 600 МГц (частота шины 133 МГц), представлен 27 сентября 1999

48. Pentium 4


Представлен 20 ноября 2000 года
Технологический процесс: 0,18 мкм
Частоты 1,40 и 1,50 ГГц
L2-кэш — интегрированный 256 КБ (Advanced Transfer)
Упаковка процессора: PGA423, PGA478
Частота системной шины: 400 МГц
SSE2 SIMD Extensions
Количество транзисторов: 42 миллиона
• Технологический процесс: 0,13 мкм «Northwood C» (2,4-3,4 ГГц)
• Частота системной шины: 800 МГц
(все версии включают в себя Hyper Threading)
• Быстродействие: от 6500 до 10000 MIPS

49. Pentium D


Двухъядерный (Dual-core) микропроцессор
Отсутствует технология Hyper-Threading
Частота системной шины: 800 (4x200) МГц
Smithfield — 90-нм технологический процесс (2,8—3,4
ГГц)
• Представлен: 26 мая 2005 года
• Количество транзисторов: 230 миллионов
• Кэш L2: 1 МБ x 2 (non-shared, 2 МБ всего)

50. Pentium Core 2 Duo


Микропроцессор для настольных систем
Представлен: 27 июля 2006 года
Поддержка инструкций SIMD: SSE3
Количество транзисторов: 291 миллион у моделей с 4 МБ кэшпамяти
• Реализованы технологии:
– Intel Virtualization Technology — аппаратная виртуализация
– LaGrande Technology — аппаратная технология защиты
информации
– Execute Disable Bit
– EIST (Enhanced Intel Speed Step Technology)
– iAMT2 (Intel Active Management Technology) — удалённое
управление компьютерами
• Варианты:
– Core 2 Duo E6850 — 3,00 ГГц (4 Мб L2, 1333 МГц FSB)
– Core 2 Duo E6300 — 1,86 ГГц (2 Мб L2, 1066 МГц FSB)

51. Pentium Core i7


Дата выпуска: июль 2010 года
32-нм технологический процесс
6 процессорных ядер
6×256 Кбайт L2-кэш,12 Мбайт L3
Поддержка инструкций SIMD: SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2
Реализованы технологии:






Hyper-Threading
Turbo Boost
QPI
Intel Virtualization Technology
Execute Disable Bit
EIST (Enhanced Intel Speed Step Technology)
• Сокет: LGA1366
• Варианты:

Core i7 970 — 3,20 ГГц (Turbo Boost — 3,46 ГГц), TDP 130 Вт

52. Закон Мура

53. Переферия

• 1956 – IBM 350 (3.5М, вес – 1 т)
• 1980 – 5” винчестер для ПК
1963 – мышь
Дискета 8” – 1971

54. RT-11 (1970)

55. VM (IBM 360/370, ЕС ЭВМ) (1974)

56. UNIX (1969)

57. CP/M

58. Sun OS (1982)

59. Open VMS (VAX, 64bit) (1975-2011)

60. MS-DOS (1980-2000)

61. Amiga OS (1985)

62. Free BSD (c 1993)

63. OS/2 1.2 (1987)

64. OS/2 2.0 (1992)

65. OS/2 3.0 (1994)

66. OS/2 4.0 Warp (1995)

67. Windows 1.0 (1985)

68. Windows 2.0 (1987)

69. Windows 3.1 (1991)

70. Windows NT 3.51 (1993)

71. Windows’95 и Windows NT 4.0 (1995)

72. Windows’98

73. Windows Me

74. Windows 2000

75. Windows XP 2002

76. Windows Vista (2007)

77. Windows 7 (2009)

78. Windows 8 (2012)

79. Windows 10 (2015)

80. Linux Mint

81. Linux Red Hat

82. Linux Debian

83. Linux Ubuntu

84. Linux SlackWare

85. Mac OS (1984)

86. Mac OS 9 (2000)

87. OS X 10.1 Puma (2001)

88. OS X 10.3 Pantera (2002)

89. OS X 10.5 Leopard (2009)

90. OS X 10.10 (2015)

English     Русский Правила