Урок «Этапы развития технических средств и информационных ресурсов»

Основные этапы развития технических средств

История развития ВТ включает в себя 4 этапа:

1) Ручной – с 5 века до н.э.

2) Механический – с середины 17 века;

3) Электромеханический – с 90-х годов 19 в;

4) Электронный – с 40-х годов 20 в.

История вычислений уходит своими корнями в глубь веков так же, как и история развития человечества. Накопление запасов, дележ добычи, обмен — все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчетов люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки, узелки и пр.

Исторически сложилось так, что в разных странах появились свои денежные единицы, меры веса, длины, объема, расстояния и т. д. Для перевода из одной системы мёр в другую требовались вычисления, которые обычно могли производить лишь специально обученные люди, досконально знавшие всю последовательность действий.

Ручной. Одним из первых устройств (V-IV века до н. э.), облегчавших вычисления, можно считать специальное приспособление, названное впоследствии как АБАК.

Первоначально это была доска, посыпанная тонким слоем мелкого песка или порошка из голубой глины. На ней заостренной палочкой можно было писать буквы, цифры. Впоследствии абак был усовершенствован и вычисления на нем уже проводились путем перемещения костей и камешков в продольных углублениях, а сами доски начали изготавливать из бронзы, камня, слоновой кости и пр.

Механический. Развитие механики в 17 веке стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений.

В 1642 г. француз Блез Паскаль создал суммирующую машину, которая могла складывать и вычитать, но не умела умножать и делить.

В течение следующих двухсот лет было изобретено и построено еще несколько подобных счетных устройств, которые из-за ряда недостатков не получили широкого распространения.

Электромеханический. Необходимость автоматизировать вычисления при переписи населения в США подтолкнула Генриха Холлерита к созданию в 1888 году устройства, названного табулятором, в котором информация, нанесенная на перфокарты, расшифровывалась с помощью электрического тока. Это устройство позволило обработать данные переписи населения всего за 3 года вместо затрачиваемых ранее восьми лет. Комплексы Холлерита получают достаточно широкое применение на железных дорогах США (обработка отчетности по перевозкам), в крупных торговых фирмах (ведение статистики торговли), в промышленности (отчетность, элементы бухгалтерского учета и др.), встраховых компаниях и др.

Электронный. Появление ЭВМ. В настоящее время насчитывается уже несколько поколений ЭВМ. Смена поколений обусловливалась появлением новых элементов, изготовленных с применением принципиально иных технологий.

Первое поколение ЭВМ. 1946 – 1958. ЭВМ первого поколения появились в 1946 году. Получили название ЭНИАК (ENIAC — Electronic Numerical Integrator and Calculator, «электронный численный интегратор и калькулятор») Они были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными - лампы приходилось часто менять.

Перечислим характерные черты ЭВМ первого поколения.

- Элементная база: электронно-вакуумные лампы, резисторы, конденсаторы. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.

- Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов и занимает специальный машинный зал.

- Быстродействие: 10-20 тыс. оп/с.

- Эксплуатация слишком сложна из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп. Существует опасность перегрева ЭВМ.

Второе поколение ЭВМ. 1958 – 1964. В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления. 1транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работал с большей скоростью. Изменилась и технология соединения элементов. Появились первые печатные — пластины из изоляционного материала, например гетинакса, на которые по специальной технологии фотомонтажа наносился токо- проводящий материал. Для крепления элементной базы на печатной плате имелись специальные гнезда. Такая формальная замена одного типа элементов на другой существенно повлияла на все характеристики ЭВМ: габариты, надежность, производительность, условия эксплуатации, стиль программирования и работы на машине. Изменился технологический процесс изготовления ЭВМ.

Перечислим характерные черты ЭВМ второго поколения:

- Элементная база: полупроводниковые элементы. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.

- Габариты: ЭВМ выполнены в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста.

- Производительность: от сотен тысяч до 1 млн оп/с.

- Эксплуатация: упростилась. При выходе из строя нескольких элементов производилась замена целиком всей платы, а не каждого элемента в отдельности, как в ЭВМ предыдущего поколения.

- Программирование: Программисты уже не работали в зале, а отдавали свои программы на перфокартах или магнитных лентах специально обученным операторам.

- Введен принцип разделения времени, который обеспечил совмещение во времени работы разных устройств, например одновременно с процессором работает устройство ввода-вывода с магнитной ленты.

Третье поколение ЭВМ. 1964 – 1972. Новый этап в развитии вычислительной техники - появление интегральных схем. Такие схемы могут содержать десятки, сотни и даже тысячи транзисторов. Выполняет те же функции, что и аналогичная ей схема на элементной базе ЭВМ второго поколения, но при этом она имеет существенно меньшие размеры и более высокую степень надежности.

Приведем характерные черты ЭВМ третьего поколения.

- Элементная база: интегральные схемы, которые вставляются в специальные гнезда на печатной плате.

- Габариты: внешнее оформление ЕС ЭВМ схоже с ЭВМ второго поколения. Для их размещения также требуется машинный зал.

- Производительность: от сотен тысяч до миллионов операций в секунду.

- Эксплуатация: несколько изменилась. Более оперативно производится ремонт обычных неисправностей, но из-за большой сложности системной организации требуется штат высококвалифицированных специалистов. Большую роль играет системный программист.

- Технология программирования и решения задач: такая же, как на предыдущем этапе, хотя несколько изменился характер взаимодействия с ЭВМ.

- Произошли изменения в структуре ЭВМ. Наряду с микропрограммным способом управления используются принципы модульности и магистральности.

- Увеличились объемы памяти. Магнитный барабан постепенно вытесняется магнитными дисками, выполненными в виде автономных пакетов. Появились дисплеи, графопостроители.

 Четвертое поколение ЭВМ. С 1972 по наши дни. Новые технологии создания интегральных схем позволили разработать ЭВМ четвертого поколения на больших интегральных схемах (БИС), степень интеграции которых составляет десятки и сотни тысяч элементов на одном кристалле. С появлением микропроцессора связано одно из важнейших событий в истории вычислительной техники — создание и применение персональных ЭВМ. Начало широкой продажи персональных ЭВМ связано с именами С. Джобса и В. Возняка, основателей фирмы «Эпл компьютер» (Apple Computer), которая с 1977 года наладила выпуск персональных компьютеров Apple.