Развитие вычислительной техники

Содержание

Слайд 2

Понятие Вычислительная машина - это устройство или совокупность устройств, предназначенных для

Понятие

Вычислительная машина - это устройство или совокупность устройств, предназначенных для механизации

и автоматизации процесса обработки информации (вычислений).

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 3

Направления Аналоговое направление (с 1600 г., основоположник Непер) Цифровое направление (с

Направления

Аналоговое направление (с 1600 г., основоположник Непер)
Цифровое направление (с 1640 г.,

Б. Паскаль)

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 4

Аналоговое направление АВМ – ВМ, в которых информация представлена в виде

Аналоговое направление

АВМ – ВМ, в которых информация представлена в виде непрерывно

изменяющихся переменных, выраженных физическими величинами (угол поворота вала, сила электрического тока, напряжение и т.д.). Она, зачастую, отличается от исходной физической природой и масштабным коэффициентом. Каждой элементарной математической операции над машинными величинами, как правило, соответствует некоторый физический закон, устанавливающий математические зависимости между физическими величинами на выходе и входе решающего элемента (например, законы Ома и Кирхгофа для электрических цепей, выражение для эффекта Холла, лоренцовой силы и т. д.).
Простейшие аналоговые устройства: логарифмическая линейка, курвиметр, планометр и др.
АВМ Пуазо, прибор управления артиллерийским зенитным огнем, совокупность приборов и устройств, предназначенных для определения и передачи на орудия данных для стрельбы по подвижным воздушным целям.

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 5

Вопрос 1. История развития вычислительных машин Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 6

Виды АВМ по физической природе: механические пневматические гидравлические электромеханические электронные АВМ

Виды АВМ

по физической природе:
механические
пневматические
гидравлические
электромеханические
электронные АВМ
по назначению:
общего назначения
для решения

систем линейных и нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений в частных производных,
специализированного назначения

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 7

Недостатки имеется погрешность узкая специализация сложность настройки и модификации Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Недостатки

имеется погрешность
узкая специализация
сложность настройки и модификации

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 8

Цифровое направление Цифровая вычислительная машина (ЦВМ), ВМ преобразующая величины, представленные в

Цифровое направление

Цифровая вычислительная машина (ЦВМ), ВМ преобразующая величины, представленные в виде

набора цифр (чисел).
Важным шагом в развитии вычислительных устройств явилось изобретение Б. Паскалем суммирующей машины (1641, по др. данным — 1643). В машинах Паскаля каждой цифре соответствовало определённое положение разрядного колеса, разделённого на 10 секторов. Сложение в такой машине осуществлялось поворотом колеса на соответствующее число секторов. Важнейшим элементом в машинах Паскаля был автоматический перенос единицы в следующий, высший разряд при полном обороте колеса предыдущего разряда. Именно это давало возможность складывать многозначные числа без вмешательства человека в работу механизма.

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 9

Виды ЦВМ по физической природе: механические электромеханические электронные (ЭВМ) Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Виды ЦВМ

по физической природе:
механические
электромеханические
электронные (ЭВМ)

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 10

Счеты Вопрос 1. История развития вычислительных машин китайские счёты Русские счеты

Счеты

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

китайские счёты

Русские счеты

Слайд 11

Арифмометры Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Арифмометры

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 12

Калькуляторы Вопрос 1. История развития вычислительных машин Современный печатающий калькулятор

Калькуляторы

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Современный печатающий калькулятор

Слайд 13

ЦВМ Вопрос 1. История развития вычислительных машин

ЦВМ

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Слайд 14

Вопрос 1. История развития вычислительных машин Эл. мех. ВМ Основываясь на

Вопрос 1. История развития вычислительных машин

Эл. мех. ВМ

Основываясь на идеях и

изобретениях Беббиджа и Холлерита, профессор Гарвардского университета Говард Эйкен смог создать в 1937-1943 гг. электронно-механическую вычислительную перфорационную машину более высокою уровня под названием «Марк-1», работавшую на электромагнитных реле и выполнявшую сложение 23-разрядных чисел за 0.3с., умножение за 6с., деление за 11с. В 1947 г. появилась машина данной серии «Марк-2», содержащая 13 тысяч реле.
Слайд 15

Вопрос 2. Поколения ЭВМ Тема лекции: Развитие вычислительной техники

Вопрос 2. Поколения ЭВМ

Тема лекции: Развитие вычислительной техники

Слайд 16

Слайд 17

Первое поколение Вопрос 3. Поколения ЭВМ Элементной база - радиолампы. весьма

Первое поколение

Вопрос 3. Поколения ЭВМ

Элементной база - радиолампы.
весьма громоздки, потребляли

большое количество энергии и имели невысокую надежность.
ограниченный набор внешних запоминающих устройств и обладали "неразвитыми" системами ввода-вывода.
Быстродействие 10-20 тыс.оп./с.
арифметические операции
Первая ЭВМ - ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Computer) 1946 г. общая масса - 30 тонн, число электронных ламп - 18 тыс., потребляемая мощность - 150 квт. (мощность достаточная для небольшого завода), объем памяти - 20 10-ти разрядных чисел, время выполнения операции: сложения - 0,2 мс., умножения - 2,8 мс. Числа в ЭВМ вводились с помощью перфокарт и набора переключателей
UNIVAC, БЭСМ-1, БЭСМ-2, «Урал-1», «Урал-2», «Стрела», М-2, М-3, «Минск-1», М-20
Слайд 18

Первая работающая ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) была создана

Первая работающая ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) была создана

в 1945 г. в Пенсильванском университете. Длина 26 м, высота 6 м, масса 30 т. 18 000 ламп, 1500 реле, потребляемая мощность 150 квт.

2.2. Первая ЭВМ ENIAC

Слайд 19

Второе поколение Вопрос 3. Поколения ЭВМ Элементной база - миниатюрные транзисторы

Второе поколение

Вопрос 3. Поколения ЭВМ

Элементной база - миниатюрные транзисторы
оперативная память

на магнитных сердечниках
операционные системы для управления ресурсами машины
программирование на алгоритмических языках высокого уровня Algol, Fortran, Cobol и др.
БЭСМ-4, «Урал-16», «Минск-32», М-222, «Мир», «Наири» и многие другие
Слайд 20

Внешняя память ЭВМ первых поколений в основном основывалась на магнитных лентах.

Внешняя память ЭВМ первых поколений в основном основывалась на магнитных лентах.

Бобины магнитных лент хранились в ленточных библиотеках

Первые поколения ЭВМ.

Слайд 21

Для ввода информации в ЭВМ первых поколений использовались 80-колонные перфокарты и 8-дорожечные перфоленты Первые поколения ЭВМ.

Для ввода информации в ЭВМ первых поколений использовались 80-колонные перфокарты и

8-дорожечные перфоленты

Первые поколения ЭВМ.

Слайд 22

Для вывода информации из ЭВМ использовались АЦПУ барабанного типа, печатающие на

Для вывода информации из ЭВМ использовались АЦПУ барабанного типа, печатающие на

широкой перфорированной бумажной ленте

Первые поколения ЭВМ.

Слайд 23

Третье поколение ЭВМ микросхемная элементная база; микропрограммное управление; внешняя память на

Третье поколение ЭВМ

микросхемная элементная база;
микропрограммное управление;
внешняя память на

магнитных дисках;
мультипрограммный режим (одновременное выполнение программ различных пользователей )
дисплейные терминалы;
открытая масштабируемая архитектура
Система 360 и Единая система ЭВМ (ЕС ЭВМ).
Слайд 24

Третье поколение ЭВМ Элементную базу ЭВМ 3-го поколения составляли интегральные схемы

Третье поколение ЭВМ

Элементную базу ЭВМ 3-го поколения составляли интегральные схемы (ИС)

малой и средней (СИС) степени интеграции. Одна микросхема заменяла ячейку ЭВМ 2-го поколения

Микросхемы позволили резко усложнить конструкцию машин. Печатная плата с микросхемами заменяла целый шкаф оборудования

Слайд 25

Интегральная микросхема микросхема внутри

Интегральная микросхема

микросхема внутри

Слайд 26

Третье поколение ЭВМ Накопитель на жестких магнитных дисках - основное устройство

Третье поколение ЭВМ

Накопитель на жестких магнитных дисках - основное устройство внешней

памяти ЭВМ 3-го поколения. Емкость пакета дисков составляла от 7,25 до 29 Мбайт.
Слайд 27

Зал вычислительного центра

Зал вычислительного центра

Слайд 28

Четвертое поколение ЭВМ Элементную базу ЭВМ 4-го поколения составляли большие интегральные

Четвертое поколение ЭВМ

Элементную базу ЭВМ 4-го поколения составляли большие интегральные схемы

(БИС). БИС является функционально законченным устройством, содержащим тысячи транзисторов и других элементов
Слайд 29

Виды ЭВМ (до 80-х гг.) по масштабам задач и размерам супер-ЭВМ

Виды ЭВМ (до 80-х гг.) по масштабам задач и размерам

супер-ЭВМ

(supercomputers), специально спроектированные для особо сложных научных расчетов;
• ЭВМ общего назначения (mainframes), предназначенные для экономических и инженерных расчетов. Этот сектор рынка был наиболее емким и заполнен в основном IBM-совместимыми моделями;
• мини-ЭВМ (minicomputers) — предельно простые и дешевые компьютеры стоимостью меньше 100 000 долларов.
Слайд 30

Дальнейшее развитие 4-го поколения Современные компьютеры 1980-… Компьютер – это современная

Дальнейшее развитие 4-го поколения Современные компьютеры 1980-…

Компьютер – это современная цифровая ЭВМ.
высокая

степень интеграции схем
микропроцессор
малогабаритный
персональный
Слайд 31

Микропроцессорная революция Современная интегральная схема содержит многие тысячи структурных элементов, размещенных

Микропроцессорная революция

Современная интегральная схема содержит многие тысячи структурных элементов, размещенных на

нескольких сверхтонких слоях различных материалов (металла, изолирующего окисла, полупроводника). Фотография с электронного микроскопа. Ширина проводящих алюминиевых полосок 0,1-0,2 микрона
Слайд 32

Первый микропроцессор Intel-4004 (1971 г.). Разрядность 4 бита, тактовая частота 108

Первый микропроцессор Intel-4004 (1971 г.). Разрядность 4 бита, тактовая частота 108

кГц. Число транзисторов 2250

Микропроцессорная революция

Слайд 33

1972 год: Первый 8-битовый микро-процессор Intel 8008. Число транзисторов 2500 Микропроцессорная

1972 год: Первый 8-битовый микро-процессор Intel 8008. Число транзисторов 2500

Микропроцессорная революция

1974 год:

8-битовый микропроцессор Intel 8080. Число транзисторов 5000 Этот процессор стал стандартом для первого поколения ПК

1978 год: 16-битовый микропроцессор Intel 8086-8088. Число транзисторов 29000. Применен в IBM PC. Система команд x86 стала стандартной для ПК следующих поколений на платформе Intel

Слайд 34

2.8. Микропроцессорная революция

2.8. Микропроцессорная революция

Слайд 35

Первый персональный компьютер Altair-8800 фирмы MITS (1975 г.). Микропроцессор Intel 8008,

Первый персональный компьютер Altair-8800 фирмы MITS (1975 г.). Микропроцессор Intel 8008, тактовая

частота 500 кГц, ОЗУ 256 байт, цена 439 долл.в собранном виде и 397 долл. в виде набора деталей

2.9. Появление и развитие персональных ЭВМ Первый коммерческий микрокомпьютер

Слайд 36

Основу архитектуры Altair-8800 составляет 100-контактная общая шина S-100, к которой подключаются

Основу архитектуры Altair-8800 составляет 100-контактная общая шина S-100, к которой подключаются

съемные модули. Эта архитектура стала впоследствии классической

2.9. Появление и развитие персональных ЭВМ Первый коммерческий микрокомпьютер

Слайд 37

Появление и развитие персональных ЭВМ На 8 этаже этого здания в

Появление и развитие персональных ЭВМ

На 8 этаже этого здания в Альбукерке

располагался первый офис образованной ими компании Microsoft

Прочитав в начале января 1975 г. журнал, два студента из Бостона Пол Аллен (Allen, Paul; р. 1954) и Билл Гейтс (Gates, William; р. 1955) предложили MITS свои услуги по разработке компилятора с языка Basic

Слайд 38

PET фирмы Commodore TRS-80 фирмы Tandy Radio Shack Появление и развитие

PET фирмы Commodore

TRS-80 фирмы Tandy Radio Shack

Появление и развитие персональных ЭВМ

Первое

поколение ПК (1976-1980 годы) основывалось на 8-разрядных микропроцессорах intel-8080 или Zilog-80. Среди множества производителей выделялись канадская фирма Commodore и американская Tandy Radio Shaсk. Объем продаж измерялся десятками тысяч экземпляров
Слайд 39

Первые ПК

Первые ПК

Слайд 40

Появление и развитие персональных ЭВМ Для домашнего применения фирма Sinclair в

Появление и развитие персональных ЭВМ

Для домашнего применения фирма Sinclair в 1980

г. выпустила ПК Spectrum, подключаемый к обычному телевизору и бытовому магнитофону
Слайд 41

Экспериментальный компьютер Xerox Alto (1973 г.) может считаться первым персональным компьютером

Экспериментальный компьютер Xerox Alto (1973 г.) может считаться первым персональным компьютером


2.10. Проблемы человеко-машинного интерфейса Проекты фирмы Xerox

Графический оконный интерфейс компьютера Alto отличался простотой и интуитивной понятностью. В его тестировании принимали участие группы детей

Слайд 42

Apple-2 (1977 г.) Микропроцессор MC6502, ОЗУ 4 Кб, ПЗУ 16 Кб,

Apple-2 (1977 г.) Микропроцессор MC6502, ОЗУ 4 Кб, ПЗУ 16 Кб,

цена 1300 долл.

2.9. Появление и развитие персональных ЭВМ

Появление и развитие персональных ЭВМ Феномен Apple

Слайд 43

Компьютер Apple Lisa (1983 г.) был разработан на основе идей, реализованных

Компьютер Apple Lisa (1983 г.) был разработан на основе идей, реализованных

в проекте Xerox Star. ОЗУ 1 Мбайт, винчестер 5 Мбайт, цена $10000. Всего было продано 15000 экз.

Проблемы человеко-машинного интерфейса Apple

Слайд 44

Направления развития вычислительной техники Развитие элементной базы: уменьшение размеров элементов; увеличение

Направления развития вычислительной техники

Развитие элементной базы:
уменьшение размеров элементов;
увеличение тактовой

частоты.
Совершенствование архитектуры:
увеличение разрядности;
движение в сторону RISC;
усложнение архитектуры процессора;
многопроцессорные конфигурации
Слайд 45

ЭВМ пятого поколения искусственный интеллект способность самообучаться естественный язык управления (программирования)

ЭВМ пятого поколения

искусственный интеллект
способность самообучаться
естественный язык управления (программирования)
высокая производительность при очень

малых размерах
роботизация
Слайд 46

Вопрос 3. Принципы работы цифрового ЭВМ (принципы фон Неймана) Тема лекции: Развитие вычислительной техники

Вопрос 3. Принципы работы цифрового ЭВМ (принципы фон Неймана)

Тема лекции: Развитие

вычислительной техники
Слайд 47

Принципы работы компьютера принцип двоичного кодирования принцип программного управления принцип однородности

Принципы работы компьютера
принцип двоичного кодирования
принцип программного управления
принцип однородности

памяти
принцип иерархии памяти
принцип адресности
единая архитектура (структура)
Слайд 48

Структурная схема ЭВМ (по фон Нейману)

Структурная схема ЭВМ (по фон Нейману)

Слайд 49

Вопрос 4. Классификация современных компьютеров Тема лекции: Развитие вычислительной техники

Вопрос 4. Классификация современных компьютеров

Тема лекции: Развитие вычислительной техники

Слайд 50

По аппаратным особенностям по принципу построения с открытой архитектурой (IBM-совместимые) с

По аппаратным особенностям

по принципу построения
с открытой архитектурой (IBM-совместимые)
с закрытой

архитектурой (Macintosh)
по количеству процессоров
однопроцессорные
многопроцессорные
по разрядности (процессора)
4-8-16
32
64
Слайд 51

По аппаратным особенностям по использованию в сети сетевые автономные по количеству

По аппаратным особенностям

по использованию в сети
сетевые
автономные
по количеству пользователей
персональный

- однопользовательский
многопользовательский («семейное» пользование и многотерминальное пользование)
Слайд 52

По аппаратным особенностям по назначению общего назначения (офисный, мультимедиа компьютер) специализированные

По аппаратным особенностям

по назначению
общего назначения (офисный, мультимедиа компьютер)
специализированные (автомобильный,

суперкомпьютер, нейрокомпьютер, кластерный компьютер и т.д.)
Слайд 53

Суперкомпьютеры Весной 1997 г. специально построенный для этого супер – компьютер

Суперкомпьютеры

Весной 1997 г. специально построенный для этого супер – компьютер Deep

Blue фирмы IBM (высота 2 м, масса 1,4 т) со счетом 3,5:2,5 выиграл матч у чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова
Слайд 54

По производителю по фирме-производителю Брэндовые - фирменные (IBM, HP, Macintosh, Rover,

По производителю

по фирме-производителю
Брэндовые - фирменные (IBM, HP, Macintosh, Rover, IRU

и др.)
кустарной сборки
по стране-региону производства
белой сборки (США, Европа)
желтой сборки (Восточная Азия)
красной сборки (Россия)
Слайд 55

Основные виды ПК по мобильности Настольные (обычные и моноблочные) Портативные (мобильные):

Основные виды ПК

по мобильности
Настольные (обычные и моноблочные)
Портативные (мобильные):
Ноутбук (NoteBook)
Карманный

(наладонник, смартфон, коммуникатор)

Вопрос 1. Основные элементы ПК

Слайд 56

Внешний вид настольного ПК Макинтош (Power Mac G4) Вопрос 1. Основные элементы ПК

Внешний вид настольного ПК Макинтош (Power Mac G4)

Вопрос 1. Основные элементы

ПК
Слайд 57

Внешний вид NoteBook Вопрос 1. Основные элементы ПК

Внешний вид NoteBook

Вопрос 1. Основные элементы ПК