Istoria_razvitia_VT

Содержание

Слайд 2

06.12.2012 Общий исторический фон Технологические эпохи и основные события доэлектронной истории вычислительной техники

06.12.2012

Общий исторический фон

Технологические эпохи и основные события доэлектронной истории вычислительной техники

Слайд 3

06.12.2012 Домеханическая эра

06.12.2012

Домеханическая эра

Слайд 4

В начале было число Бог создал натуральные числа, всё остальное -

В начале было число

Бог создал натуральные числа, всё остальное - создание человека.

(Л.Кронекер)

06.12.2012

Леопо́льд Кро́некер (Leopold Kronecker, 1823-1891) немецкий математик.

Вся математика может быть получена из концепции натурального Числа (А.Пуанкаре)

Анри Пуанкаре (Jules Henri Poincaré, 1854-1912) французский математик.

Слайд 5

06.12.2012 Рука – первый счетный инструмент Рука – пясть – пять

06.12.2012

Рука – первый счетный инструмент

Рука – пясть – пять
Основание системы счисления

10 – количество пальцев на двух руках
Слайд 6

06.12.2012 Охота на оленей. 8—5-е тыс. до н. э. Ущелье Валлторта. Испания. Охота на оленей

06.12.2012

Охота на оленей. 8—5-е тыс. до н. э. Ущелье Валлторта. Испания.

Охота на

оленей
Слайд 7

06.12.2012 Пальцевый счет

06.12.2012

Пальцевый счет

Слайд 8

06.12.2012 Абстракция числа 5

06.12.2012

Абстракция числа

5

Слайд 9

06.12.2012 1.2. Абак Древнеримский бронзовый абак нижние ряды – для счета

06.12.2012

1.2. Абак

Древнеримский бронзовый абак
нижние ряды – для счета до пяти
камешек в

верхнем ряду соответствовал пятерке

Calculus – галька (лат.)
Первое упоминание: «История» Геродота (484 и 425 гг. до н. э.)
Принцип действия
позиционная система счисления;
доска с вертикальными дорожками, дорожка – (десятичный) разряд;
камешек – единица;
камешки выкладывали на дорожках
когда на дорожке оказывалось 10 камешков, они убирались и один камешек клали на следующую дорожку (в следующий разряд)
соложение – добавление камешков вычитание – удаление камешков умножение – повторные сложения деление – повторные вычитания

Слайд 10

258+54=312 06.12.2012

258+54=312

06.12.2012

Слайд 11

06.12.2012 Русские счеты Китайские счеты - «суаньпань» Счеты – модернизированный абак

06.12.2012

Русские счеты

Китайские счеты - «суаньпань»

Счеты – модернизированный абак

Слайд 12

06.12.2012 Русские счеты Тысяча Десятичная точка Пятерки

06.12.2012

Русские счеты

Тысяча

Десятичная точка

Пятерки

Слайд 13

06.12.2012 Русские монеты = + = +

06.12.2012

Русские монеты

=

+

=

+

Слайд 14

06.12.2012 Русские счеты 1 копейка = 4 полушки

06.12.2012

Русские счеты

1 копейка = 4 полушки

Слайд 15

06.12.2012 История и методология информатики и вычислительной техники Механическая эра

06.12.2012

История и методология информатики и вычислительной техники

Механическая эра

Слайд 16

06.12.2012 История и методология информатики и вычислительной техники Блез Паскаль (Pascal,

06.12.2012

История и методология информатики и вычислительной техники

Блез Паскаль (Pascal, Blaise; 1623-1662)
французский

математик, физик, литератор и философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики.

Суммирующая машина Паскаля

Слайд 17

06.12.2012 История и методология информатики и вычислительной техники Паскалина (1642 г.)

06.12.2012

История и методология информатики и вычислительной техники

Паскалина (1642 г.)

Слайд 18

06.12.2012 История и методология информатики и вычислительной техники Паскалина. Вид сзади

06.12.2012

История и методология информатики и вычислительной техники

Паскалина. Вид сзади

Слайд 19

Панель ввода данных

Панель ввода данных

Слайд 20

06.12.2012 Механизм передачи десятков

06.12.2012

Механизм передачи десятков

Слайд 21

Единицы Десятки Перенос десятков

Единицы

Десятки

Перенос десятков

Слайд 22

Сложение: 121 + 31 = 152

Сложение: 121 + 31 = 152

Слайд 23

Разрядность: 10; 20; 12 Ливр – основная денежная единица 1 су

Разрядность: 10; 20; 12

Ливр – основная денежная единица
1 су = 1/20

ливра
1 денье = 1/12 су
Слайд 24

Вычитание с использованием дополнения 9

Вычитание с использованием дополнения 9

Слайд 25

Вычитание: 7896 - 132 = 7764 Закрываем нижний ряд окошек, используемый

Вычитание: 7896 - 132 = 7764

Закрываем нижний ряд окошек, используемый для

сложения.
Поворачиваем наборные колесики так, чтобы в верхнем ряду отобразилось число 7896, при этом в нижнем закрытом ряду будет отображено число 992103.
Вводим вычитаемое так же, как вводим слагаемые при сложении. Для числа 132 это делается так:
устанавливается штифт напротив цифры 2 младшего разряда «Паскалины», и по часовой стрелки поворачивается наборное колесико, пока штифт не упрется в упор.
устанавливается штифт напротив цифры 3 второго разряда «Паскалины», и по часовой стрелки поворачивается наборное колесико, пока штифт не упрется в упор.
устанавливается штифт напротив цифры 1 третьего разряда «Паскалины», и по часовой стрелки поворачивается наборное колесико, пока штифт не упрется в упор.

4. В верхнем ряду окошек будет отображен результат: 7764.

Слайд 26

Вычитание: 7896 - 132 = 7764 7896-132 = 999999-((999999-7896)+132)

Вычитание: 7896 - 132 = 7764

7896-132 = 999999-((999999-7896)+132)

Слайд 27

Машина Лейбница Готтфрид Лейбниц (Leibniz, Gottfried; 1646-1716)

Машина Лейбница

Готтфрид Лейбниц (Leibniz, Gottfried; 1646-1716)

Слайд 28

1526 * 312 ===== 1526 + 1526 + 15260 1526 *

1526 * 312 ===== 1526 + 1526 + 15260 <- + 152600 <- + 152600 +

152600 ======= = 476112

1526 * 312 ===== 1526 + 1526 ----- = 3052 ----- -> сдвиг каретки 3052 + 1526 ------ = 18312 ------ -> сдвиг каретки 18312 + 1526 + 1526 + 1526 ======= = 476112

Машина Лейбница

Для умножения чисел используется способ многократного сложения.
Слева - на бумаге и Паскалине, справа - на арифмометре

Слайд 29

06.12.2012 Для механизации операции умножения Лейбниц ввел в конструкцию вычислительной машины:

06.12.2012

Для механизации операции умножения Лейбниц ввел в конструкцию вычислительной машины:
механизм

многократного ввода слагаемого (ступенчатый валик Лейбница);
размещение механизма ввода на подвижной каретке

Машина Лейбница

Слайд 30

06.12.2012 Ступенчатый валик Лейбница Машина Лейбница

06.12.2012

Ступенчатый валик Лейбница

Машина Лейбница

Слайд 31

06.12.2012 Арифмометр Лейбница (1673 г., реконструкция). Механизм ввода слагаемых размещен спереди

06.12.2012

Арифмометр Лейбница (1673 г., реконструкция). Механизм ввода слагаемых размещен спереди на

подвижной каретке, его ступенчатые валики вращаются правой рукояткой. Суммирующий механизм расположен сзади, сдвиг каретки производится поворотом левой рукоятки

Машина Лейбница

Слайд 32

Всего в течение XIX века было выпущено около 2000 томас-машин. Некоторые

Всего в течение XIX века было выпущено около 2000 томас-машин. Некоторые

из них использовались вплоть до 30-х годов XX века.

Машина Лейбница

Промышленное производство арифмометров с валиком Лейбница было налажено во Франции Карлом Томасом в 1821 г.

Слайд 33

Арифмометр – от машины Лейбница до электронного калькулятора Ровно через 200

Арифмометр – от машины Лейбница до электронного калькулятора

Ровно через 200 лет

после изобретения ступенчатого валика, в 1873 г., петербургский изобретатель В. Т. Однер (1845-1905) предложил более простое и удобное устройство для ввода слагаемых – колесо Однера с переменным числом зубцов
Слайд 34

06.12.2012 Арифмометр начала XX века Арифмометр Однера выпуска 1876 г. Арифмометр

06.12.2012

Арифмометр начала XX века

Арифмометр Однера выпуска 1876 г.

Арифмометр

Слайд 35

06.12.2012 После эмиграции Однера в Швецию в 1917 г. арифмометры его

06.12.2012

После эмиграции Однера в Швецию в 1917 г. арифмометры его конструкции

выпускались на заводе им. Дзержинского под маркой «Феликс». В 1969 г. их было произведено 300 000 шт.

Арифмометр

Слайд 36

06.12.2012 Сложение и вычитание Чтобы сложить два числа выполните следующие действия:

06.12.2012

Сложение и вычитание

Чтобы сложить два числа выполните следующие действия:
Введите в верхний

счётчик первое слагаемое.
Поверните ручку от себя. При этом число вводится в нижний счётчик.
Введите в верхний счётчик второе слагаемое.
Поверните ручку от себя. При этом число прибавится к числу в нижнем счётчике.
Результат сложения — на нижнем счётчике.

Чтобы вычесть одно число из другого выполните следующие действия:
Введите в верхний счётчик уменьшаемое.
Поверните ручку от себя. При этом число вводится в нижний счётчик.
Введите в верхний счётчик вычитаемое.
Поверните ручку на себя. При этом число вычитается из числа на нижнем счётчике.
Результат вычитания — на нижнем счётчике.

Слайд 37

06.12.2012 Умножение и деление Чтобы вычислить 1234 · 5678 выполните следующие

06.12.2012

Умножение и деление

Чтобы вычислить 1234 · 5678 выполните следующие действия:
Переместите консоль

влево до конца.
Введите в верхний счётчик первый множитель (1234).
Поворачивайте ручку от себя, пока на среднем счётчике не появится первая (справа) цифра второго множителя (8).
Переместите консоль на один шаг вправо.
Аналогично проделывайте пункты 3 и 4, для остальных (2-ой, 3-ей и 4-ой) цифр. В итоге на среднем счётчике должен быть второй множитель (5678).
Результат умножения — на нижнем счётчике.

Чтобы вычислить 40000/123 выполните следующие действия:
Введите в верхний счётчик делимое (40000).
Переместите консоль на шестой разряд (оставив слева два разряд).
Отметьте конец целой части запятой на среднем счётчике (запятая должна стоять перед цифрой 5).
Поверните ручку от себя. При этом делимое вводится в нижний счётчик.
Сбросьте средний счётчик прокруток.
Введите в верхний счётчик делитель (123).
Переместите консоль так, чтобы старший разряд делимого совместился со старшим разрядом делителя (на две позиции вправо).
Поворачивайте ручку на себя, пока не получите ноль в текущем разряде.
Переместите консоль на один шаг влево.
Проделывайте пункты 8 и 9 до крайнего положения консоли.
Результат — числа на среднем счётчике, целая и дробная части разделены запятой. Остаток — на нижнем счётчике (325.2032520325203).

Слайд 38

06.12.2012 Принцип программного управления Бэббиджа

06.12.2012

Принцип программного управления Бэббиджа

Слайд 39

06.12.2012 Ткацкий станок Жаккара Принцип программного управления впервые был реализован в

06.12.2012

Ткацкий станок Жаккара

Принцип программного управления впервые был реализован в ткацком

станке Жаккара (Jacquard, Joseph-Marie; 1752 - 1834), изобретенном в 1801 г.

Станок управлялся связанными в цепочку картонными перфокартами

Слайд 40

06.12.2012 Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791-1871) Вычислительная машина Бэббиджа

06.12.2012

Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791-1871)

Вычислительная машина Бэббиджа

Слайд 41

«Морской календарь» «Морской календарь» - свод астрономических, навигационных и логарифмических таблиц

«Морской календарь»

«Морской календарь» - свод астрономических, навигационных и логарифмических таблиц
Очень важен

для навигации и мореплавания
Издавался ежегодно
Содержал множество ошибок
Очень высокая трудоемкость
Слайд 42

Из хроник «Астрономического общества» В начале XIX в. после длительной англо-испанской

Из хроник «Астрономического общества»

В начале XIX в. после длительной англо-испанской войны

капитан британского военного корабля Смит в Средиземном море получил в подарок серебряный поднос от капитана испанского военного судна. В ответ Смит подарил ему подарочный экземпляр таблиц, составленных великим физиком Томасом Юнгом…
Слайд 43

Структура машины Бэббиджа Четыре основных блока: Mill (мельница) - процессор для

Структура машины Бэббиджа

Четыре основных блока:
Mill (мельница) - процессор для выполнения четырех

арифметических действий.
Вычисления должны были вестись в десятичной системе счисления, точность представления чисел составляла 50 десятичных знаков, при этом сложение двух 50разрядных чисел должно было происходить за 1 сек., умножение и деление за 1 мин.
Store (склад) - оперативная память.
Временное хранение чисел должно было осуществляться на вертикальных осях с 50 (по числу разрядов) колесами на каждой.
Предполагалось иметь на складе 1000 осей (ячеек памяти). Даже в первых электронных компьютерах середины XX века не было такого адресного пространства.
Устройство управления.
Состояло из двух жаккардовских перфокарточных механизмов: один для программы, второй - для исходных данных.
Система команд аналитической машины включала не только арифметические действия, но и условную передачу управления.
Блок для внешнего обмена.
Вывод на карточный перфоратор,
Вывод на бумагу
Вывод на металлические пластинки (чтобы печатать таблицы без ошибок, вносимых типографскими наборщиками).
Механический графопостроитель.
Слайд 44

06.12.2012 Вычислительные машины Бэббиджа 1820-1832 г. (фрагменты, реконструкция) Вычислительные машины Бэббиджа

06.12.2012

Вычислительные машины Бэббиджа 1820-1832 г. (фрагменты, реконструкция)

Вычислительные машины Бэббиджа

Слайд 45

06.12.2012 Первый в истории программист графиня Ада Лавлейс, урожденная Байрон (Lovelace,

06.12.2012

Первый в истории программист графиня Ада Лавлейс, урожденная Байрон (Lovelace, Ada

Augasta; 1815-1852)

Принцип программного управления

Слайд 46

Первая программа 1842 - вышла статья итальянского инженера Л.Ф. Менабреа с

Первая программа

1842 - вышла статья итальянского инженера Л.Ф. Менабреа с техническим

описанием аналитической машины Бэббиджа
Ада перевела ее на английский язык и снабдила комментариями, в которых были введены основные понятия программирования:
простой цикл
цикл в цикле
рабочая переменная
условная передача управления и т. д.
В заключение приводился пример программы, вычисляющей числа Бернулли.
Программа Ады Лавлейс содержит 25 шагов, она составлена очень изящно, минимизируя память и перфокарты. Для того, чтобы проверить, насколько правильно написана эта программа (отладить ее на машине автор не имела возможности), в 1978 году в СССР был поставлен эксперимент. Программу перевели на язык Фортран, для чего потребовалось 85 операторов, и протестировали на компьютере. Оказалось, что в программе Ады Лавлейс содержится одна алгоритмическая ошибка и одна опечатка. После их исправления программа заработала правильно.
Слайд 47

06.12.2012 Электронно-механические устройства

06.12.2012

Электронно-механические устройства

Слайд 48

06.12.2012 5.2.1. Реле Первое реле было изобретено американцем Дж. Генри в

06.12.2012

5.2.1. Реле

Первое реле было изобретено американцем Дж. Генри в 1831 г.

и базировалась на электромагнитном принципе действия, следует отметить что первое реле было не коммутационным
Первое коммутационное реле изобретено американцем С. Бризом Морзе в 1837 г. которое в последствии он использовал в телеграфном аппарате.
Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом.
Слайд 49

06.12.2012 Коммутационное реле Основные части реле электромагнит и якорь. Электромагнит представляет

06.12.2012

Коммутационное реле

Основные части реле электромагнит и якорь.
Электромагнит представляет собой электрический

провод, намотанный на сердечник из магнитного материала.
Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами.
При пропускании электрического тока через обмотку электромагнита возникающее магнитное поле притягивает к сердечнику якорь, который через толкатель смещает и тем самым переключает контакты.
Слайд 50

06.12.2012 Говард Aйкен 1900-1973 5.2.3. Проект «Марк I» Эйкен, Говард Хейзэвей

06.12.2012

Говард Aйкен 1900-1973

5.2.3. Проект «Марк I»

Эйкен, Говард Хейзэвей (Howard Hathaway Aiken)
Род.

9 марта 1900 года, Хобокен, штат Нью-Джерси, США
Ум. 14 марта 1973 года, Сейнт-Луис, штат Миссури, США
Американский пионер компьютеростроения.
В должности инженера IBM, руководил работами по созданию первого американского компьютера «Марк I».
Слайд 51

«Марк I» - Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) Построен в 1943

«Марк I» - Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC)

Построен в 1943 году

по контракту с «IBM»

«Марк I» Automatic Sequence Controlled Calculator (Калькулятор, управляемый автоматическими последовательностями) — первый американский программируемый компьютер

Слайд 52

Марк I Архитектура «Марк I» разработана Говардом Эйкеном и ещё четырьмя

Марк I

Архитектура «Марк I» разработана Говардом Эйкеном и ещё четырьмя инженерами

IBM компании на основе идей англичанина Чарльза Бэббиджа.

Shown in 1944 are (from left to right) Frank E. Hamilton, Clair D. Lake, Howard H. Aiken and Benjamin M. Durfee.

Слайд 53

Марк I 765 000 деталей (электромеханических реле, переключателей и т. п.)

Марк I

765 000 деталей (электромеханических реле, переключателей и т. п.)
Длина:

17 м
Высота: 2,5 м
Вес: 4,5 т.
Общая протяжённость соединительных проводов: 800 км.
Основные вычислительные модули синхронизировались механически при помощи 15-метрового вала, приводимого в движение электрическим двигателем, мощностью в 5 л.с. (4 КВт).
Слайд 54

Марк I Память: 72 числа по 23 десятичных разряда Быстродействие Сложение,

Марк I

Память: 72 числа по 23 десятичных разряда
Быстродействие
Сложение, вычитание: 3 сек.


Умножение: 6 сек.
Деление: 15,3 сек.
Вычисление логарифмов и тригонометрических функций: больше минуты.
«Марк I» представлял собой усовершенствованный арифмометр, заменявший труд примерно 20 операторов с обычными ручными устройствами.
«Марк I» последовательно считывал и выполнял инструкции с перфорированной бумажной ленты.
Компьютер не умел выполнять условные переходы, из-за чего каждая программа представляла собой довольно длинный ленточный рулон.
Циклы (англ. loops — петли) организовывались за счёт замыкания начала и конца считываемой ленты (т.е. действительно за счёт создания петель).
Принцип разделения данных и инструкций получил известность, как Гарвардская архитектура.
Слайд 55

Бэбидж и Эйкен 1936: Эйкен делает сообщение на физическом факультете Гарвардского

Бэбидж и Эйкен

1936: Эйкен делает сообщение на физическом факультете Гарвардского университете

о проекте большой вычислительной машины
Декан Frederick Saunders сообщает Эйкену, что лаборант Carmelo Lanza говорил ему о подобном хитроумном устройстве, хранящемся в Научном музее
Эйкен заставляет Ланцу отвести его туда.
Машина оказывается набором латунных колес (см. форто), представляющий собой часть нереализованной аналитической машины Бэбиджа.
Эйкен запросил у внука Бэбиджа книги с описанием аналитической машины.
Слайд 56

Руководитель группы программистов Mark-1 Грейс Хоппер (Hopper, Grace; 1906-1992) Младший лейтенант...

Руководитель группы программистов Mark-1 Грейс Хоппер (Hopper, Grace; 1906-1992)

Младший лейтенант...

…адмирал

Первый программист

на Марк I
Слайд 57

Запись 9.09.45 в рабочем журнале компьютера Mark: «Реле #70 панель F.

Запись 9.09.45 в рабочем журнале компьютера Mark: «Реле #70 панель F.

Мотылек в реле. Первый достоверный случай обнаружения насекомого»

Первый баг (bug)

Слайд 58

Ламповые ЭВМ 1942 – 1955

Ламповые ЭВМ

1942 – 1955

Слайд 59

Электронные лампы 1883 Т. Эдисон открыл вакуумную лампу (США) 1896 Джон

Электронные лампы

1883 Т. Эдисон открыл вакуумную лампу (США)
1896 Джон Флеминг

создал вакуумный диод (Англия)
1906 Ли де Форест изобретает вакуумный триод
1918 физик М.А. Бонч-Бруевич (Россия) и независимо от него У. Икклз и Ф. Джордан создают электронное реле – триггер из двух ламп.
Применялись в радиотехнике.
1931 Ч. Уинни-Уильямс (Кембридж, Великобритания) для нужд экспериментальной физики построил на ламповых триггерах счетчик электронных сигналов.
Слайд 60

Юридический приоритет создания первой ЭВМ принадлежит Джону Атанасову (Atanasoff, John; 1903-1995).

Юридический приоритет создания первой ЭВМ принадлежит Джону Атанасову (Atanasoff, John; 1903-1995).

В 1939 г. он с аспирантом Клиффордом Берри (Berry, Clifford Edward; 1918-1963) приступил к постройке машины, предназначенной для решения системы алгебраических уравнений с 30 неизвестными (ABC — Atanasoff-Berry Calculator). Проект не был завершен.

Первая ЭВМ Атанасова

Слайд 61

6.3. Первая ЭВМ ENIAC Джон Моучли (1907-1980 США) Джон Эккерт (1919-1995

6.3. Первая ЭВМ ENIAC

Джон Моучли (1907-1980 США)
Джон Эккерт (1919-1995 США)
Моучли в

1932 защитил Phd по молекулярной спектроскопии в ун-те Джона Гопкинса (Балтимор)
Преподавал в колледже
1941 Муровская электротехническая школа (MSEE) при Принстонском университете по заказу МО США организовала 10-недельные курсы переподготовки молодых физиков и математиков для работы с военными электронными средствами.
Обратились к Моучли, чтобы он направил студентов. Моучли поехал сам. На курсах его учил инженер-электронщик Эккерт. Там и познакомились.
Моучли остался работать в MSEE.
Слайд 62

Технические характеристики ENIAC Год создания 1945. 100 000 электронных компонент: 17

Технические характеристики ENIAC

Год создания 1945.
100 000 электронных компонент: 17 500 ламп, 1 500 реле,

70 000 резисторов, 10 000 конденсаторов)
П-образное сооружение 2.5 метра в высоту, 24 метра в длину, 30 тонн, потребляла 160 кВт
20 10-разрядных десятичных машинных слова
Механические переключатели – 300 констант.
Числа вводились с помощью перфокарт.
Программирование – коммутационная доска.
Умножение – 2.8 миллисекунды, сложение – 0.2 миллисекунды (в 1000 раз выше, чем у Марк 1).
Рассекречена 15 февраля 1946 г.
1953 – расширение памяти до 100 слов.
Задачи: баллистика, прогноз погоды, исследование космических лучей, обработка испытаний самолетов в аэродинамической трубе и др.
Недостатки:
малый объем памяти;
долгий процесс программирования;
отсутствие универсальности (проектировалась для расчета таблиц стрельб).
Слайд 63

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.

Первая работающая ЭВМ ENIAC

Слайд 64

ENIAC: Вид сзади

ENIAC: Вид сзади

Слайд 65

Джон Моучли, (Mouchly, John William; 1907-1980) Герман Голдстайн (Goldstine, Herman Heine;

Джон Моучли, (Mouchly, John William; 1907-1980)

Герман Голдстайн (Goldstine, Herman Heine;

р. 1913)

Джон Преспер Эккерт (Eckert, John Presper; 1919-1995)

Руководители проекта ENIAC

Слайд 66

Развитие элементной базы ЭВМ

Развитие элементной базы ЭВМ

Слайд 67

Транзистор Транзистор (от англ. transfer - переносить и resistor - сопротивление)

Транзистор

Транзистор (от англ. transfer - переносить и resistor - сопротивление) -

трёхэлектродный полупроводниковый электронный прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом.
Слайд 68

Julius Edgar Lilienfeld (1882 - 1963) Лилиенфельд в 1925 запатентовал первый

Julius Edgar Lilienfeld (1882 - 1963)

Лилиенфельд в 1925 запатентовал первый транзистор

на основе сульфида меди и бромида галлия.

Юлиус Лилиенфельд
физик
родился в Львове
в 1927 эмигрировал в США

Слайд 69

Bell Labs: Проект создания полупроводникового усилителя Transistor inventors William Shockley (seated),

Bell Labs: Проект создания полупроводникового усилителя

Transistor inventors William Shockley (seated), John

Bardeen, and Walter Brattain, 1948.

1945 – телефонно-телеграфная компания монополист AT&T выделила своему научному центру огромные средства для создания полупроводникового усилителя. Уильям Шокли (1910-1989) был назначен руководителем работ. В исследовательскую группу были включены физик-экспериментатор Уолтер Браттейн (1902-1987) и физик-теоретик Джон Бардин (1908-1991).
Шокли любил работать один, Бардин и Браттейн составили вдвоем идеальную исследовательскую микрогруппу.
Шокли еще в предвоенные годы пытался создать полупроводниковый транзистор

Слайд 70

Первый полупроводниковый транзистор 1947 – Бардин и Браттейн создали транзистор с

Первый полупроводниковый транзистор

1947 – Бардин и Браттейн создали транзистор с

точечным контактом: германиевый кристалл, припаянный к металлическому диску. К кристаллу прижаты две полоски золотой фольги. База была (металл + германий) заземлена.
Усиление в 50 раз.
Трансрезистор -> транзистор.
Слайд 71

Первый полупроводниковый транзистор

Первый полупроводниковый транзистор

Слайд 72

В 1958 г. Джек Килби (р. 1923) из Texas Instruments создал

В 1958 г. Джек Килби (р. 1923) из Texas Instruments создал

первую экспериментальную интегральную схему, содержащую 5 транзисторов. В качестве полупроводникового материала использовался германий, отдельные части схемы соединялись золотыми проводниками и скреплялись воском. Нобелевская премия по физике 2000 г.

Первая экспериментальная интегральная микросхема

Слайд 73

В 1959 году Роберт Нойс (Noyce, Robert; 1908-1990) разработал тонкопленочную (планарную)

В 1959 году Роберт Нойс (Noyce, Robert; 1908-1990) разработал тонкопленочную (планарную)

технологию интегральных схем на основе кремния с алюминиевыми проводниками

Увеличенная фотография первой планарной микросхемы

Создание технологии производства микросхем

Рисунок из патента

Слайд 74

От мини до суперЭВМ

От мини до суперЭВМ

Слайд 75

Наиболее мощной ЭВМ 2 поколения была IBM-7030 Stretch (1959 г.), установленная

Наиболее мощной ЭВМ 2 поколения была IBM-7030 Stretch (1959 г.), установленная

в ядерном центре Лос-Аламоса

Быстродействие – до 1 млн. оп./с, ОЗУ до 256К 64-битовых слов. Стоимость 10 млн. долл. В этой машине впервые проявились черты ЭВМ будущих поколений

Второе поколение ЭВМ

Слайд 76

IBM System/360 (объявлена 7 апреля 1964 г.) Третье поколение ЭВМ

IBM System/360 (объявлена 7 апреля 1964 г.)

Третье поколение ЭВМ

Слайд 77

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

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

Элементная база ЭВМ 3-го поколения

Слайд 78

Элементную базу ЭВМ 4-го поколения составляли большие интегральные схемы (БИС). БИС

Элементную базу ЭВМ 4-го поколения составляли большие интегральные схемы (БИС). БИС

является функционально законченным устройством, содержащим тысячи транзисторов и других элементов

Четвертое поколение ЭВМ

Слайд 79

Первая супер-ЭВМ CDC-6600 фирмы Control Data Corporation (1963 г.) Разрядность 64

Первая супер-ЭВМ CDC-6600 фирмы Control Data Corporation (1963 г.) Разрядность 64 бита,

быстродействие 3 млн. оп./с. Цена более 10 млн. долл.

Первая супер-ЭВМ CDC-6600

Слайд 80

Мини-ЭВМ PDP-8 фирмы Digital Equipment (1965 г.) Разрядность 12 бит. ОЗУ

Мини-ЭВМ PDP-8 фирмы Digital Equipment (1965 г.) Разрядность 12 бит. ОЗУ 4К

слова. Быстродействие 500 тыс. оп./с. Цена 20 000 долл.

Мини-ЭВМ PDP-8

Слайд 81

ЭВМ БЭСМ-6 (1968 г.) наиболее мощная из отечественных машин 2-го поколения.

ЭВМ БЭСМ-6 (1968 г.) наиболее мощная из отечественных машин 2-го поколения.

Гл. конструктор С.А. Лебедев
60 тыс. транзисторов, 180 тыс. диодов, быстродействие 1 млн оп./с, ОЗУ от 32К до128К 48-разрядных слов.
Производилась до 1987 г, всего выпущено 355 экз.

БЭСМ-6

Слайд 82

ЭВМ Эльбрус-2 (1985 г.). Гл. конструктор Б.А. Бабаян ЭВМ Эльбрус

ЭВМ Эльбрус-2 (1985 г.). Гл. конструктор Б.А. Бабаян

ЭВМ Эльбрус

Слайд 83

С конца 1970-х до первой половины 1990-х годов лидерство на рынке

С конца 1970-х до первой половины 1990-х годов лидерство на рынке

суперкомпьютеров удерживала фирма Cray, но в конце концов она столкнулась с большими финансовыми проблемами и была куплена Silicon Graphics Incorporated (SGI).

Компьютер Cray-1 (1976 г.)

Слайд 84

Производительность суперкомпьютеров

Производительность суперкомпьютеров

Слайд 85

Производительность компьютеров Суперкомпьютеры Компьютер ЭНИАК, построенный в 1946 году, при массе

Производительность компьютеров

Суперкомпьютеры
Компьютер ЭНИАК, построенный в 1946 году, при массе 27 т и

энергопотреблении 150 кВт, обеспечивал производительность в 300 флопс
IBM 709 (1957) — 5 Кфлопс
БЭСМ-6 (1968) — 1 Мфлопс
Cray-1 (1974) — 160 Мфлопс
БЭСМ-6 на базе Эльбрус-1К2 (1980-х) — 6 Мфлопс
Эльбрус-2 (1984) — 125 Мфлопс
Cray Y-MP (1988) — 2,3 Гфлопс
Электроника СС БИС (1991) — 500 Мфлопс
ASCI Red (1993) — 1 Тфлопс
Blue Gene/L (2006) — 478,2 Тфлопс
Jaguar (суперкомпьютер) (2008) — 1,059 Пфлопс
IBM Roadrunner (2008) — 1,042 Пфлопс
Jaguar Cray XT5-HE (2009) — 1,759 Пфлопс
Тяньхэ-1А (2010) — 2,507 Пфлопс
IBM Sequoia (2012) — 20 Пфлопс
Процессоры персональных компьютеров
AMD Athlon 64 2,211 ГГц (2003) — 8 Гфлопс
AMD Athlon 64 X2 4200+ 2,2 ГГц (2006) — 13.2 Гфлопс
AMD AMD ATHLON II X4 645 (ADX645W) 3.1 ГГц (2010) — 38.44 Гфлопс
Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц (2006) — 19,2 Гфлопс
Intel Core 2 Quad Q8300 2,5 ГГц — 40 Гфлопс
Intel Core i7-975 XE 3,33 ГГц (2009) — 53.28 Гфлопс
Слайд 86

Самый мощный суперкомпьютер на Урале и в Сибири «Скиф-Аврора» ЮУрГУ

Самый мощный суперкомпьютер на Урале и в Сибири «Скиф-Аврора» ЮУрГУ

Слайд 87

Самый мощный суперкомпьютер в России Ломоносов - МГУ

Самый мощный суперкомпьютер в России Ломоносов - МГУ

Слайд 88

Самый мощный суперкомпьютер в мире Titan - Cray XK7 Окриджксая национальная лаборатория Министерства энергетики США

Самый мощный суперкомпьютер в мире Titan - Cray XK7

Окриджксая национальная лаборатория

Министерства энергетики США
Слайд 89

Лекторий по современным информационным технологиям Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) Факультет Вычислительной математики и информатики

Лекторий по современным информационным технологиям

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Факультет Вычислительной

математики и информатики
Слайд 90

Школа параллельного программирования Обучение проводится по следующим направлениям: знакомство с архитектурой

Школа параллельного программирования

Обучение проводится по следующим направлениям:
знакомство с архитектурой суперкомпьютеров
изучение языка

программирования Си
освоение технологий параллельного программирования (OpenMP, MPI)
разработка приложений для систем на базе многоядерных процессоров
Слайд 91

Занятия проводятся каждую пятницу в 16:00 в ауд. 112 корпуса 3г

Занятия проводятся каждую пятницу в 16:00 в ауд. 112 корпуса 3г

ЮУрГУ за исключением праздников и каникул.
КОНТАКТЫ:
Web-страница: http://parallelschool.susu.ru E-mail: sham2004@bk.ru Адрес: пр. Ленина, 87, ауд. 110/3г (Лаборатория суперкомпьютерного моделирования) Тел: (351) 267-90-06; 8 (963) 46 78 220 Координатор: Шамакина Анастасия Валерьевна

Школа Параллельного Программирования