Презентація "Історія розвитку обчислювальної техніки". Історія розвитку обчислювальної техніки презентація до уроку на тему Історичний розвиток обчислювальної техніки презентація

Механічний період Арифмометр - лічильна машина, що виконує всі 4 арифметичні дії (1874, Однер) Аналітична машина - перша обчислювальна машина, що виконує певні програми (1833, Ч. Беббідж)Ч. Беббідж Застосовувалися аж до сірий. 20 століття Проект не був реалізований через недостатній розвиток технічних засобів, але ідеї Беббіджа використовувалися багатьма винахідниками

Чарльз Беббідж (р.) – винахідник комп'ютера. Ада Лавлейс – перший програміст комп'ютера. назад

Механічний період Табулятор - машина, що використовує перфокарти, з яких інформація зчитувалася за допомогою електричного струму (1888, Г. Холлеріт) Ця машина була використана при переписі населення, що проводиться в США (1890), що дозволило обробити результати перепису за 3 роки. В 1924 Холлеріт заснував фірму IBM для серійного випуску табуляторів.

Перше покоління ЕОМ. ЕНІАК (1946 Д. Еккерт, Д. Моучлі) Розміри: 30 м. в довжину, вага 30 тонн. Складалася з ел. ламп. Виконувала 300 операцій множення та 5000 додавань багаторозрядних чисел за секунду ЕДСАК (1949 рік) – перша машина зі збереженою програмою (Англія). Ця ЕОМ була створена відповідно до принципів фон Неймана. МЕСМ (1951 рік) – перша вітчизняна ЕОМ, розроблена академіком С.А. Лебедєвим. ЮНІВАК (1951) – вперше використовувалися магнітні стрічки для запису та зберігання інформації (Англія). БЭСМ-2 (1952 рік) – вітчизняна ЕОМ.

Характерні риси ЕОМ першого покоління: - елементна база: електронно-вакуумні лампи; габарити: виконана у вигляді величезних шаф та займає спеціальний зал; швидкодія: тис. операцій на секунду; носій інформації: перфокарта, перфострічка; програми складаються із машинних кодів; кількість машин у світі – десятки.

Друге покоління ЕОМ(). Напівпровідниковий транзистор (замінював 40 електронних ламп) БЕСМ-6 (велика електронна лічильна машина) – найкраща у світі. МІНСЬК-2 УРАЛ-14

Характерні риси ЕОМ другого покоління: елементна основа: транзистори; габарити: виконана у вигляді стійок, трохи вище за людський зріст, займає спеціальний зал; швидкодія: до 1 млн. операцій на секунду; носій інформації: магнітні стрічки; програми пишуться алгоритмічними мовами; кількість машин у світі – тисячі.

Третє покоління ЕОМ(). Інтегральна схема (мікросхема) 1964 - створення шести моделей IBM-360 IBM-370 СМ ЕОМ (сімейство малих ЕОМ) Всі машини 3-го покоління програмно сумісні і мають розвинену операційну систему.

Характерні риси ЕОМ третього покоління: елементна основа: ІВ; габарити: виконана у вигляді стійок, трохи вище за людський зріст, не вимагає спеціального залу (міні ЕОМ); швидкодія: до мільйонів операцій на секунду; носій інформації: магнітні диски; програми пишуться мовами програмування; кількість машин у світі – сотні тисяч.

Четверте покоління ЕОМ (з 1971 р. по теперішній час). Виникнення БІС і НВІС: одна БІС за потужністю відповідає 1000 ІС 1971 - створення першого мікропроцесора фірмою Intel рік - створення першого персонального комп'ютера фірмою MITS рік - масове виробництво ПК фірмою "Apple" 1981 - створення ПК IBM PC фірми "IBM".

Характерні риси ЕОМ четвертого покоління: елементна база: БІС та НВІС; габарити: мікро ЕОМ; швидкодія: до тисяч мільйонів операцій на секунду; носій інформації: гнучкі та лазерні диски; програми пишуться мовами програмування; кількість машин у світі – мільйони.

Опис презентації з окремих слайдів:

1 слайд

Опис слайду:

Старовинні рахунки Перші обчислювальні машини Перші комп'ютери Принципи фон Неймана Покоління комп'ютерів (I-IV) Персональні комп'ютери Сучасна цифрова техніка

2 слайд

Опис слайду:

Обчислювальна техніка є найважливішим компонентом процесу обчислень та обробки даних. Першими пристосуваннями для обчислень були всім відомі лічильні палички, камінці, кісточки та будь-які інші підручні дрібні предмети. Розвиваючись, ці пристрої ставали більш складними, наприклад, такими як фінікійські глиняні фігурки, також призначені для наочного представлення кількості предметів, що вважаються, проте для зручності поміщаються при цьому в спеціальні контейнери. Такими пристосуваннями, схоже, користувалися торговці та рахівники того часу.

3 слайд

Опис слайду:

Кістки із зарубками («Вестоницька кістка», Чехія, 30 тис. років до н.е.) Вузликовий лист (Південна Америка, VII століття н.е.) вузли з вплетеними каменями нитки різного кольору (червона – число воїнів, жовта – золото) десяткова система Стародавні засоби фіксації рахунку

4 слайд

Опис слайду:

Китайські лічильні палички Приблизно за тисячу років до нової ери в Китаї з'явилася лічильна дошка, що вважається одним із перших інструментів лічби. Обчислення на лічильній дошці велися за допомогою паличок, різні комбінації з яких позначали числа. Для нуля особливого позначення не було. Замість нього залишали перепустку - порожнє місце. На лічильній дошці проводилося додавання, віднімання, множення та поділ. Розглянемо приклад додавання двох чисел на рахунковій дошці (6784 + 1348 = 8132). 1. Знизу дошки викладається обидва доданки. 2. Складаються старші розряди (6000+1000=7000) і результат викладається над першим доданком, з дотриманням розрядності. 3. Розряди першого доданка, що залишилися, викладаються в середину рядка результату складання старших розрядів. Розряди другого доданку, що залишилися, викладаються над цим доданком. 4. Складаються розряди сотень (700+300=1000) і додається до раніше отриманому (1000+7000=8000). Отримане число викладається у третьому рядку, над першим доданком. Невикористані розряди доданків також викладаються в третьому рядку. 5. Аналогічну операцію проводимо із розрядами десяток. Отриманий результат (8120) і розряди доданків (4 і 8), що залишилися, викладаємо в четвертий рядок. 6. Складаємо розряди, що залишилися (4+8=12) і додаємо до раніше отриманого результату (8120+12=8132). Отриманий результат викладаємо у п'ятий рядок. Число в п'ятому рядку і є результатом складання чисел 6784 і 1348.

5 слайд

Опис слайду:

о. Саламін в Егейському морі (300 років до н.е.) Розмір 105×75, мармур Саламінська дошка Саламінська дошка служила для п'ятирічного числення, що підтверджують буквені позначення на ній. Камінці, що символізують розряди чисел, укладалися лише між лініями. Колонки, що розташовуються на плиті зліва, використовувалися для підрахунку драхм і талантів, праворуч – для часток драхми (оболи та халки).

6 слайд

Опис слайду:

Абак (Давній Рим) - V-VI ст. до н.е. Суан-пан (Китай) - ІІ-VI ст. Соробан (Японія) XV-XVI ст. Рахунки (Росія) - XVII ст. Абак та його «родичі»

7 слайд

Опис слайду:

Дошка абака була розділена лініями на смуги, рахунок здійснювався за допомогою розміщених на шпальтах каменів або інших подібних предметів. Рахункові марки (камінці, кісточки) пересувалися лініями чи поглибленням. У 5 ст. до зв. е. в Єгипті замість ліній і заглиблень стали використовувати палички та дріт із нанизаними камінчиками. Реконструкція римського абака

8 слайд

Опис слайду:

Китайський та японський варіанти суаньпань Вперше згадується у книзі «Шушу цзии» (数术记遗) Сюй Юе (岳撰) (190 рік). Сучасний тип цього лічильного приладу було створено пізніше, мабуть, у XII столітті. Суаньпань є прямокутною рамою, в якій паралельно один одному протягнуті дроти або мотузки числом від дев'яти і більше. Перпендикулярно до цього напрямку суаньпань перегороджений на дві нерівні частини. У великому відділенні («земля») кожному дроті нанизано по п'ять кульок (кісточек), у меншому («небо») - по дві. Дроти відповідають десятковим розрядам. Суаньпань виготовлялися різних розмірів, аж до найменших - в колекції Перельмана був привезений з Китаю екземпляр в 17 мм довжини і 8 мм ширини. Китайці розробили витончену техніку роботи на лічильній дошці. Їхні методи дозволяли швидко проводити над числами всі 4 арифметичні операції, а також отримувати квадратні та кубічні корені.

9 слайд

Опис слайду:

Обчислення на соробані ведуться зліва направо, починаючи зі старшого розряду наступним чином: 1. Перед початком рахунку соробан скидається шляхом струшування кісточок донизу. Потім верхні кісточки відсуваються від поперечної планки. 2.Вводиться перший доданок зліва направо, починаючи зі старшого розряду. Вартість верхньої кісточки – 5, нижніх – 1. Для введення кожного розряду необхідну кількість кісточок присувається до поперечної планки. 3. Порозрядно, зліва направо, додається другий доданок. При переповненні розряду додається одиниця до старшого (лівого) розряду. 4.Віднімання проводиться аналогічно, але за браку кісточок у розряді вони займаються у старшого розряду.

10 слайд

Опис слайду:

Рахунки у XX столітті часто використовували у магазинах, у бухгалтерській справі, для арифметичних розрахунків. З розвитком прогресу їх замінили електронні калькулятори. Той залізний прут у рахунках, на якому знаходяться всього 4 кісточки, використовувався для розрахунків у півшках. 1 півшка дорівнювала половині гроші, тобто чверті копійки, відповідно, чотири кісточки становили одну копійку. У наші дні цей прут відокремлює цілу частину набраного на рахунках числа від дробової, і обчислення не використовується.

11 слайд

12 слайд

Опис слайду:

Вільгельм Шиккард (XVI ст.) – (машина побудована, але згоріла) Перші проекти рахункових машин Перша механічна машина була описана в 1623 професором математики Тюбінгенського університету Вільгельмом Шиккардом, реалізована в єдиному екземплярі і призначалася для виконання чотирьох арифметичних операцій числами. Машина Шиккарда складалася з трьох незалежних пристроїв: підсумовуючого, розмножувального та запису чисел. Додавання проводилося послідовним введенням доданків за допомогою набірних дисків, а віднімання - послідовним введенням зменшуваного і віднімається. Для виконання операції множення використовувалася ідея множення ґратами. p align="justify"> Третя частина машини використовувалася для запису числа довжиною не більше 6 розрядів. Використана важлива схема машини Шиккарда стала класичної - вона (чи її модифікації) використовувалася здебільшого наступних механічних рахункових машин до заміни механічних деталей електромагнітними. Однак через недостатню популярність машина Шиккарда і принципи її роботи не мали істотного впливу на подальший розвиток ВТ, але вона по праву відкриває еру механічної обчислювальної техніки.

13 слайд

Опис слайду:

' «Паскаліна» (1642) Принцип дії лічильників у машині Паскаля простий. Для кожного розряду є колесо (шістка) з десятьма зубцями. При цьому кожен із десяти зубців представляє одну з цифр від 0 до 9. Таке колесо отримало назву "десяткове лічильне колесо". З додаванням у цьому розряді кожної одиниці лічильне колесо повертається однією зубець, т. е. однією десяту обороту. Завдання тепер у тому, як здійснити перенесення десятків. Машина, в якій додавання виконується механічно, повинна сама визначати, коли потрібно робити перенесення. Припустимо, що ми ввели до розряду дев'ять одиниць. Рахункове колесо повернеться на 9/10 обороту. Якщо тепер додати ще одну одиницю, колесо "накопичить" уже десять одиниць. Їх треба передати до наступного розряду. Це передача десятків. У машині Паскаля її здійснює подовжений зуб. Він зчіплюється з колесом десятків і повертає його на 1/10 оберту. У вікні лічильника десятків з'явиться одиниця - один десяток, а у вікні лічильника одиниць знову з'явиться нуль. Блез Паскаль (1623 - 1662)

14 слайд

Опис слайду:

Вільгельм Готфрід Лейбніц (1646 - 1716) додавання, віднімання, множення, поділ! 12-розрядні числа десяткова система Арифмометр "Фелікс" (СРСР, 1929-1978) - розвиток ідей машини Лейбніца Машина Лейбниця (1672)

15 слайд

Опис слайду:

Ім'я цієї людини, якій судилося відкрити нову і, мабуть, найяскравішу сторінку історії обчислювальної техніки - Чарльз Беббидж. За своє довге життя (1792-1871) кембриджський професор математики зробив чимало відкриттів та винаходів, які значно випередили його час. Коло інтересів Беббіджа було надзвичайно широке, і все ж таки головною справою його життя, за словами самого вченого, були обчислювальні машини, над створенням яких він працював близько 50 років. У 1833 р., призупинивши роботи над різницевою машиною, Беббідж почав здійснювати проект універсальної автоматичної машини будь-яких обчислень. Цей пристрій, який забезпечує автоматичне виконання заданої програми обчислень, він назвав аналітичною машиною. Аналітична машина, яку сам винахідник, а потім його син, будували з перервами протягом 70 років, так і не було збудовано. Винахід це настільки випередив свій час, що ідеї, закладені в ньому, вдалося реалізувати лише в середині XX століття в сучасних ЕОМ. Але яке задоволення відчув би цей чудовий учений, дізнавшись, що структура нововинайдених майже через сторіччя універсальних обчислювальних машин, по суті, повторює структуру його аналітичної машини. Машини Чарльза Беббіджа

16 слайд

Опис слайду:

Різнисна машина (1822) Аналітична машина (1834) «млин» (автоматичне виконання обчислень) «склад» (зберігання даних) «контора» (управління) введення даних та програми з перфокарт введення програми «на ходу» робота від парового двигуна Ада Лавлейс ( 1815-1852) перша програма – обчислення чисел Бернуллі (цикли, умовні переходи) 1979 – мова програмування Ада Машини Чарльза Беббіджа

17 слайд

Опис слайду:

Аналітичну машину Беббіджа (прообраз сучасних комп'ютерів) за описами і кресленнями, що збереглися, побудували ентузіасти з Лондонського музею науки в 1991 році. Аналітична машина складається з чотирьох тисяч сталевих деталей та важить три тонни. Машини Чарльза Беббіджа

18 слайд

Опис слайду:

Аналітична машина Беббіджа була єдиним комплексом спеціалізованих блоків. За проектом вона включала такі пристрої. Перше - пристрій зберігання вихідних даних і проміжних результатів. Беббідж назвав його "складом"; в сучасних обчислювальних машинах пристрій такого типу називається пам'яттю або пристроєм, що запам'ятовує. Для зберігання чисел Беббідж запропонував використати набір десяткових лічильних коліс. Кожне з коліс могло зупинятися в одному з десяти положень і, таким чином, запам'ятовувати один десятковий знак. Колеса збиралися до регістрів для зберігання багаторозрядних десяткових чисел. За задумом автора запам'ятовуючий пристрій повинен був мати ємність в 1000 чисел по 50 десяткових знаків "для того, щоб мати деякий запас по відношенню до найбільшої кількості, яка може знадобитися". Для порівняння скажемо, що запам'ятовуючий пристрій однієї з перших ЕОМ мало обсяг 250 десятирозрядних чисел. Для створення пам'яті, де зберігалася інформація, Беббідж використовував як колісні регістри, а й великі металеві диски з отворами. У пам'яті на дисках зберігалися таблиці значень спеціальних функцій, які використовувалися під час обчислень. Друге влаштування машини - пристрій, у якому здійснювалися необхідні операції над числами, взятими зі "складу". Беббідж назвав його "фабрикою", а зараз такий пристрій називається арифметичним. Час на виробництво арифметичних операцій оцінювався автором: додавання та віднімання - 1с; множення 50-розрядних чисел – 1 хв; розподіл 100-розрядного числа на 50-розрядне - 1 хв.

19 слайд

Опис слайду:

І, нарешті, третій пристрій машини - пристрій, керуючий послідовністю операцій, виконуваних над числами. Беббідж назвав його "конторою"; Тепер воно - пристрій управління. Управління обчислювальним процесом мало здійснюватися з допомогою перфокарт - набором картонних карток з різним розташуванням пробитих (перфорованих) отворів. Карти проходили під щупами, а вони, у свою чергу, потрапляючи в отвори, рухали механізми, за допомогою яких числа передавалися зі "складу" на "фабрику". Результат машина відправляла назад на склад. За допомогою перфокарт передбачалося також здійснювати операції введення числової інформації та виведення отриманих результатів. По суті, цим вирішувалася проблема створення автоматичної обчислювальної машини із програмним управлінням.

20 слайд

Опис слайду:

Арифмометр 1932 випуску. Настільна чи портативна: Найчастіше арифмометри були настільні чи «наколені» (як сучасні ноутбуки), зрідка зустрічалися кишенькові моделі (Curta). Цим вони відрізнялися від великих підлогових обчислювальних машин, таких як табулятори (Т-5М) або механічні комп'ютери (Z-1, машина Чарноза Беббіджа). Механічна: Числа вводяться в арифмометр, перетворюються та передаються користувачеві (виводяться у вікнах лічильників або друкуються на стрічці) з використанням лише механічних пристроїв. При цьому арифмометр може використовувати виключно механічний привід (тобто для роботи на них треба постійно крутити ручку. Цей примітивний варіант використовується, наприклад, у Феліксі) або робити частину операцій з використанням електромотора (Найбільш досконалі арифмометри - обчислювальні автомати, наприклад Facit CA1-13», майже за будь-якої операції використовують електромотор).

21 слайд

Опис слайду:

Арифмометр Фелікс, курский завод лічильних машин «Фелікс» - найпоширеніший в СРСР арифмометр. Випускався з 1929 по 1978 р.р. на заводах рахункових машин у Курську, Пензі та Москві. Ця лічильна машина відноситься до важельних арифмометрів Однера. Вона дозволяє працювати з операндами довжиною до 9 знаків та отримувати відповідь довжиною до 13 знаків (до 8 для приватного). Арифмометр Facit CA 1-13 Арифмометр Mercedes R38SM

22 слайд

Опис слайду:

Підсумовує машина - механічна машина, що автоматично підсумовує числа, що вводяться до неї оператором. Класифікація Підсумовуючі машини бувають двох типів - незаписуючі (що відображають результат обчислення результати обчислення за допомогою повороту цифрових коліс) та записуючі (друкують відповідь на стрічці або на аркуші паперу). Resulta BS 7 Незаписуючі Записуючі Precisa 164 1

23 слайд

Опис слайду:

Основи математичної логіки: Джордж Буль (1815 – 1864). Електронно-променева трубка (Дж. Томсон, 1897) Вакуумні лампи - діод, тріод (1906) Тригер - пристрій для зберігання біта (М.А. Бонч-Бруєвич, 1918). Використання математичної логіки у комп'ютерах (К. Шеннон, 1936) Прогрес у науці

24 слайд

Опис слайду:

Принцип двійкового кодування: вся інформація кодується у двійковому вигляді. Принцип програмного управління: програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності. Принцип однорідності пам'яті: програми та дані зберігаються у тому ж пам'яті. Принцип адресності: пам'ять складається із пронумерованих осередків; процесору в будь-який момент часу доступна будь-яка комірка. («Попередня доповідь про машину EDVAC», 1945) Принципи фон Неймана

25 слайд

Опис слайду:

1937-1941. Конрад Цузе: Z1, Z2, Z3, Z4. електромеханічні реле (пристрої з двома станами) Двійкова система використання булевої алгебри введення даних з кінострічки 1939-1942. Перший макет електронного лампового комп'ютера, Дж. Атанасофф, двійкова система розв'язання систем 29 лінійних рівнянь Перші електронно-обчислювальні машини

26 слайд

Опис слайду:

Розробник – Говард Айкен (1900-1973) Перший комп'ютер у США: довжина 17 м, вага 5 тонн 75 000 електронних ламп 3000 механічних реле додавання – 3 секунди, розподіл – 12 секунд Марк-I (1944)

27 слайд

Опис слайду:

28 слайд

Опис слайду:

I. 1945 - 1955 електронно-вакуумні лампи II. 1955 - 1965 транзистори III. 1965 - 1980 інтегральні мікросхеми IV. з 1980 по … великі та надвеликі інтегральні схеми (ВІС та НВІС) Покоління ЕОМ

29 слайд

Опис слайду:

на електронних лампах Електронна лампа - електровакуумний прилад, який працює за рахунок управління інтенсивністю потоку електронів, що рухаються у вакуумі або розрідженому газі між електродами. Електронні лампи масово використовувалися у ХХ столітті як активні елементи електронної апаратури (підсилювачі, генератори, детектори, перемикачі тощо). швидкодія 10-20 тис. операцій на секунду кожна машина має власну мову немає операційних систем введення і виведення: перфострічки, перфокарти I покоління

30 слайд

Опис слайду:

Electronic Numerical Integrator And Computer Дж. Моучлі та П. Екерт Перший комп'ютер загального призначення на електронних лампах: довжина 26 м, вага 35 тонн додавання – 1/5000 сек, розподіл – 1/300 сек десяткова система числення 10-розрядні числа ЕНІАК (1946 )

31 слайд

Опис слайду:

1951. МЕСМ – мала електронно-лічильна машина 6 000 електронних ламп 3 000 операцій на секунду двійкова система 1952. БЭСМ – велика електронно-лічильна машина 5 000 електронних ламп 10 000 операцій на секунду Комп'ютери С.А. Лебедєва

32 слайд

Опис слайду:

на напівпровідникових транзисторах (1948, Дж. Бардін, У. Бреттейн та У. Шоклі) Транзистор (англ. transistor), напівпровідниковий тріод - радіоелектронний компонент з напівпровідникового матеріалу, зазвичай з трьома висновками, що дозволяє вхідним сигналам керувати струмом в електричному ланцюзі. 10-200 тис. операцій на секунду перші операційні системи перші мови програмування: Фортран (1957), Алгол (1959) засоби зберігання інформації: магнітні барабани, магнітні диски II покоління (1955-1965)

33 слайд

Опис слайду:

1953–1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702 1965-1966. БЭСМ-6 60 000 транзисторів 200 000 діодів 1 млн. операцій на секунду пам'ять – магнітна стрічка, магнітний барабан працювали до 90-х. II покоління (1955-1965)

34 слайд

Опис слайду:

на інтегральних мікросхемах (1958, Дж. Кілбі) швидкодія до 1 млн. операцій на секунду оперативна пам'яті – сотні Кбайт операційні системи – управління пам'яттю, пристроями, часом процесора мови програмування Бейсік (1965), Паскаль (1970, Н. Вірт), Сі (1972, Д. Рітчі) сумісність програм III покоління (1965-1980)

35 слайд

Опис слайду:

Великі універсальні комп'ютери 1964. IBM/360 фірми IBM. кеш-пам'ять конвеєрна обробка команд операційна система OS/360 1 байт = 8 біт (а не 4 або 6!) поділ часу 1970. IBM/370 1990. IBM/390 дисковод принтер Мейнфрейми IBM

Доелектронна епоха

Потреба рахунку предметів у людини виникла у доісторичні часи. Потреби рахунки змусили людей використовувати лічильні зразки. Перший обчислювальний пристрій – абак. У міру ускладнення господарської діяльності та соціальних відносин і після століть стали використовувати – рахунки.

Блез Паскаль (1623 – 1662 рр.)

Французький релігійний філософ, письменник, математик та фізик Бліз Паскальв 1642 р. сконструював перший механічний обчислювач, що дозволяє складати та віднімати числа.

Г. Лейбніц

У 1673 р. німецький вчений Г. Лейбніцрозробив лічильний пристрій, у якому використав механізм, відомий під назвою «колеса Лейбниця». Його лічильна машина виконувала не тільки додавання та віднімання, але й множення та поділ.

Карл Томас

У XIX столітті Карл Томас винайшов перші лічильні машини – арифмометри. Функції:додавання, обчислення, множення, поділ, запам'ятовування проміжних результатів, друк результатів та багато іншого.

Аналітична машина Беббіджа (середина ХІХ ст.)

Аналітична машина складається з 4000 сталевих деталей та важить 3 тонни. Обчислення проводилися відповідно до інструкцій (програм), які розробила леді Ада Лавлейс (дочка англійського поета Байрона). Графіню Лавлейс вважають першим програмістом і на її честь названо мову програмування АДА.

Перша ЕОМ у світі

У 1945 р. американські інженер-електронщик Дж. П. Еккерт та фізик Дж.У. Моучлі в Пенсільванському університеті сконструювали, на замовлення військового відомства США, першу електронно-обчислювальну машину - "Еніак" (Electronic Numerical Integrator and Computer)

Перші радянські ЕОМ

Перша радянська електронна обчислювальна машина (що отримала надалі назву МЕСМ – мала електронна лічильна машина) була створена в 1949 р. в Києві, а через три роки, в 1952 р., у Москві увійшла в дію машина БЭСМ (швидкодійна електронна лічильна машина). Обидві машини створили під керівництвом видатного радянського вченого Сергія Олексійовича Лебедєва (1902-1974), основоположника радянської електронної обчислювальної техніки.

МЕСМ виконувала арифметичні дії над 5-6-значними числами зі швидкістю 50 операцій на секунду, мала пам'ять на електронних лампах обсягом 100 осередків, займала 50 кв. м., споживала 25 кВ/год.

БЕСМ – виконувала програми зі швидкістю приблизно 10 000 команд на секунду. Пам'ять БЕСМ складалася з 1024 осередків (по 39 розрядів). Ця пам'ять була побудована на магнітних осердях. Зовнішня пам'ять ЕОМ була розміщена на двох магнітних барабанах та одній магнітній стрічці та вміщала 100 000 39-бітних слів.

ЕОМ першого покоління (1945 – 1957 рр.)

Всі ЕОМ I покоління були зроблені на основі електронних ламп, що робило їх ненадійними - лампи доводилося часто міняти. Ці комп'ютери були величезними, незручними та надто дорогими машинами, які могли придбати лише великі корпорації та уряди. Лампи споживали величезну кількість електроенергії та виділяли багато тепла.

ЕОМ другого покоління (1958 – 1964 рр.)

У 60-ті роки ХХ століття було створено ЕОМ другого покоління, у яких зміну електронним лампам прийшли транзистори. Такі ЕОМ проводилися малими серіями та використовувалися у великих науково-дослідних центрах та провідних вищих навчальних закладах.

У СРСР 1967 року випустилася найпотужніша у Європі машина ЕОМ другого покоління

БЕСМ-6 (Швидкодіюча Електронна Рахункова Машина 6), яка могла виконувати 1 мільйон операцій на секунду.

ЕОМ третього покоління

З 70-х років минулого століття як елементну базу ЕОМ третього покоління стали використовувати інтегральні схеми . ЕОМ з урахуванням інтегральних схем стали компактнішими, швидкодіючими і дешевими. Такі міні-ЕОМ вироблялися великими серіями і стали доступні більшості наукових інститутів та вищих навчальних закладів.

Персональні комп'ютери

Розвиток високих технологій спричинив створення великих інтегральних схем – БІС, що включають десятки тисяч транзисторів. Це дозволило розпочинати випуск компактних персональних комп'ютерів, доступних для масового використання.

Перший персональний комп'ютер

У 1977 році було створено перший персональний комп'ютер Apple II , а 1982 року фірма IBM розпочала виготовлення персональних комп'ютерів IBM PC.

Персональні комп'ютери

За тридцять років розвитку персональні комп'ютери перетворилися на потужні високопродуктивні пристрої з обробки різних видів інформації, які якісно розширили сферу застосування обчислювальних машин. Персональні комп'ютери випускають у стаціонарному (настільному) та портативному виконанні.

Щорічно у світі виробляється майже 200 мільйонів комп'ютерів, доступних за ціною масового споживача.

Покоління ЕОМ

Характеристика

Роки використання

40 - 50-ті рр. ХХ ст.

Основний елемент

покоління

покоління

60-ті роки. ХХ ст.

Електронна лампа

Швидкодійство, операцій на секунду

Десятки тисяч

Персональні комп'ютери

70-ті роки. ХХ ст.

Кількість ЕОМ у світі, прим.

Транзистор

покоління

Сотні тисяч

Інтегральна схема

80-ті роки. ХХ ст. - теперішній час

Велика інтегральна схема

Мільйони

Мільярди

Сотні тисяч

Рахунок на пальцях Пальцевий рахунок сягає корінням у давнину, зустрічаючись у тому чи іншому вигляді у всіх народів і в наші дні. Відомі середньовічні математики рекомендували як допоміжний засіб саме пальцевий рахунок, що допускає досить ефективні системи рахунку.

Рахунок за допомогою предметів Наприклад, у народів доколумбової Америки був дуже розвинений вузликовий рахунок. Більше того, система вузликів виконувала також роль свого роду хронік та літописів, маючи досить складну структуру. Однак використання її вимагало хорошого тренування пам'яті. Щоб зробити процес рахунку зручнішим, первісна людина почала використовувати замість пальців інші пристосування. Фіксація результатів рахунку проводилася різними способами: нанесення насічок, лічильні палички, вузлики та ін.

Абак і рахунки Рахунок за допомогою угруповання та перекладання предметів став попередником рахунку на абаку - найбільш розвиненому рахунковому приладі давнини, що зберігся донині у вигляді різного типу рахунків. Абак став першим розвиненим рахунковим приладом історія людства, основною відмінністю якого від попередніх способів обчислень було виконання обчислень за розрядами. Добре пристосований до виконання операцій складання та віднімання, абак виявився недостатньо ефективним приладом для виконання операцій множення та поділу.

Введені в 1614 р. Дж. Непером логарифми справили революціонізуючий впливом геть подальше розвиток рахунки, чому значною мірою сприяла поява цілого ряду логарифмічних таблиць, обчислених як самим Непером, і низкою інших відомих тоді обчислювачів. Згодом з'являється низка модифікацій логарифмічних таблиць. Однак, у практичній роботі використання логарифмічних таблиць має ряд незручностей, тому Дж. Непер як альтернативний метод запропонував спеціальні рахункові палички (названі згодом паличками Непера), що дозволяли робити операції множення та поділу безпосередньо над вихідними числами. В основу даного методу Непер поклав спосіб множення ґратами. Поряд з паличками Непер запропонував лічильну дошку для виконання операцій множення, розподілу, зведення в квадрат і вилучення квадратного кореня в двійковій с.с., передбачивши цим переваги такої системи числення для автоматизації обчислень. Логарифми послужили основою створення чудового обчислювального інструменту - логарифмічної лінійки, що понад 360 років служить інженерно-технічним працівникам усього світу. Палички Непера та логарифмічна лінійка

У 1623 р. німецький вчений Вільгельм Шиккард запропонував своє рішення на базі шестирозрядного десяткового обчислювача, що складався також із зубчастих коліс, розрахованого на виконання додавання, віднімання, а також табличного множення і поділу м. Першим реально здійсненим і відомим механічним цифровим обчислювальним пристроєм стала " Паскаля", створена французьким вченим Блезом Паскалем. Це був шести- або восьмирозрядний пристрій на зубчастих колесах, здатний підсумовувати та віднімати десяткові числа. Машина Шиккарда та Паскаля

1673 р. Через 30 років після "Паскаліни" з'явився "арифметичний прилад" Готфріда Вільгельма Лейбніца - дванадцятирозрядний десятковий пристрій для виконання арифметичних операцій, включаючи множення та поділ. Кінець XVIII ст. Жозеф Жаккард створює ткацький верстат із програмним керуванням за допомогою перфокарт. Гаспар де Проні розробляє нову технологію обчислень три етапи: розробка чисельного методу, складання програми послідовності арифметичних дій, проведення обчислень шляхом арифметичних операцій над числами відповідно до залишеної програмою.

Геніальну ідею Беббіджа здійснив Говард Айкен, американський вчений, який у 1944 р. створив першу в США релейно-механічну обчислювальну машину. Її основні блоки - арифметики та пам'яті були виконані на зубчастих колесах мм. Чарльз Беббідж розробляє проект Аналітичної машини – механічної універсальної цифрової обчислювальної машини з програмним керуванням. Було створено окремі вузли машини. Усю машину через її громіздкість створити не вдалося. Аналітична машина Беббіджа

Наприкінці ХІХ ст. Були створені складніші механічні пристрої. Найважливішим із них був пристрій, розроблений американцем Германом Холлерітом. Винятковість його полягала в тому, що в ньому вперше була використана ідея перфокарт і розрахунки велися за допомогою електричного струму. У 1897 р. Холлерит організував фірму, яка надалі стала називатися IBM. Машина Германа Холлерита Найбільші проекти в цей же час були виконані в Німеччині (К. Цузе) та США (Д. Атанасов, Г. Айкен та Д. Стибліц). Дані проекти можна як прямих попередників універсальних ЕОМ.

Рр. В Англії за участю Алана Т'юрінга була створена обчислювальна машина "Colossus". У ній було вже 2000 електронних ламп. Машина призначалася для розшифровки радіограм німецького Вермахту м. Під керівництвом американця Говарда Айкена, на замовлення та за підтримки фірми IBM створено Mark-1 - перший програмно-керований комп'ютер. Він був побудований на електромеханічних реле, а програма обробки даних вводилася з перфострічки. Colossus та Mark-1

ЕОМ першого покоління 1946 - 1958 р.р. Основний елемент – електронна лампа. Через те, що висота скляної лампи - 7см, машини були величезних розмірів. Кожні 7-8 хв. одна з ламп виходила з ладу, а так як у комп'ютері їх було тисяч, то для пошуку та заміни пошкодженої лампи потрібно дуже багато часу. Введення чисел у машини проводилося за допомогою перфокарт, а програмне управління здійснювалося, наприклад, в ENIAC, за допомогою штекерів та набірних полів. Коли всі лампи працювали, інженерний персонал міг налаштувати ENIAC на якесь завдання, змінивши вручну підключення проводів.

Машини першого покоління Машини цього покоління: "БЕСМ", "ENIAC", "МЕСМ", "IBM-701", "Стріла", "М-2", "М-3", "Урал", "Урал-2" , "Мінськ-1", "Мінськ-12", "М-20". Ці машини займали велику площу та використовували багато електроенергії. Їхня швидкодія не перевищувала 23 тис. операцій на секунду, оперативна пам'ять не перевищувала 2 Кб.

ЕОМ другого покоління 1959 - 1967 р.р. Основний елемент – напівпровідникові транзистори. Перший транзистор був здатний замінити ~ 40 електронних ламп і працює з великою швидкістю. Як носії інформації використовувалися магнітні стрічки та магнітні сердечники, з'явилися високопродуктивні пристрої для роботи з магнітними стрічками, магнітні барабани та перші магнітні диски. Велику увагу почали приділяти створенню системного програмного забезпечення, компіляторів та засобів введення-виводу.

Машини другого покоління У СРСР 1967 року почала працювати найпотужніша у Європі ЕОМ другого покоління БЭСМ-6 (Быстродействующая Електронна Рахункова Машина 6). Також у той же час були створені ЕОМ Мінськ-2, Урал-14. Поява напівпровідникових елементів в електронних схемах суттєво збільшила ємність оперативної пам'яті, надійність та швидкодію ЕОМ. Зменшилися розміри, маса та споживана потужність. Машини призначалися на вирішення різних трудомістких науково- технічних завдань, і навіть управління технологічними процесами у виробництві.

ЕОМ третього покоління 1968-1974 р.р. Основний елемент – інтегральна схема. В 1958 Роберт Нойс винайшов малу кремнієву інтегральну схему, в якій на невеликій площі можна було розміщувати десятки транзисторів. Одна ІВ здатна замінити десятки тисяч транзисторів. Один кристал виконує таку ж роботу, як і 30-ти тонний Еніак. А комп'ютер з використанням ІС досягає продуктивності операцій в секунд. Наприкінці 60-х років з'являється напівпровідникова пам'ять, яка і до цього дня використовується в персональних комп'ютерах як оперативна В 1964 р. фірма IBM оголосила про створення шести моделей сімейства IBM 360 (System360), які стали першими комп'ютерами третього покоління.

Машини третього покоління. Машини третього покоління мають розвинуті операційні системи. Вони мають можливості мультипрограмування, тобто. одночасного виконання кількох програм. Багато завдань управління пам'яттю, пристроями та ресурсами стала брати на себе операційна система або безпосередньо сама машина. Приклади машин третього покоління - сімейства IBM-360, IBM-370, ЄС ЕОМ (Єдина система ЕОМ), СМ ЕОМ (Сімейство малих ЕОМ) та ін Швидкодія машин всередині сімейства змінюється від кількох десятків тисяч до мільйонів операцій на секунду. Місткість оперативної пам'яті досягає кількох сотень тисяч слів.

ЕОМ четвертого покоління 1975 – нині Основний елемент – велика інтегральна схема. З початку 80-х, завдяки появі персональних комп'ютерів, обчислювальна техніка стає масовою та загальнодоступною. З погляду структури машини цього покоління є багатопроцесорні і багатомашинні комплекси, що працюють на загальну пам'ять і загальне поле зовнішніх пристроїв. Місткість оперативної пам'яті порядку 1 - 64 Мбайт. «Ельбрус» «Макінтош»

Персональні комп'ютери Сучасні персональні комп'ютери компактні і мають у тисячі разів більшу швидкодію в порівнянні з першими персональними комп'ютерами (можуть виконувати кілька мільярдів операцій на секунду). Щорічно у світі виробляється майже 200 мільйонів комп'ютерів, доступних за ціною масового споживача. Великі комп'ютери та суперкомп'ютери продовжують розвиватися. Але тепер вони не домінують, як було раніше.

Перспективи розвитку комп'ютерної техніки. Приблизно у роки мають з'явитися молекулярні комп'ютери, квантові комп'ютери, біокомп'ютери та оптичні комп'ютери. Комп'ютер майбутнього полегшить та спростить життя людини ще в десятки разів. За словами вчених та дослідників, у найближчому майбутньому персональні комп'ютери кардинально зміняться, оскільки вже сьогодні ведуться розробки новітніх технологій, які раніше ніколи не застосовувалися.

Принципи фон Неймана 1.Арифметико-логічний пристрій (виконує всі арифметичні та логічні операції); 2.Пристрій управління (що організує процес виконання програм); 3.Запам'ятовуючий пристрій (пам'ять для зберігання інформації); 4.Пристрої введення та виведення (дозволяє вводити та виводити інформацію).

1.Пристрій для введення інформації за допомогою натискання кнопок. 2.Пристрій, за допомогою якого можна підключитися до Інтернету. 3.Пристрій, що виводить інформацію з комп'ютера на папір. 4.Пристрій для введення інформації. 5. Пристрій виведення інформації на екран. 6.Пристрій, що копіює будь-яку інформацію в комп'ютер з паперу. КРОЗВОРД

Джерела інформації. 1.Н.Д. Угрінович Інформатика та ІКТ: підручник для 11 класів. - М.: БІНОМ. Лабораторія знань Віртуальний музей обчислювальної техніки Віртуальний музей інформатики Вікіпедія - віртуальна енциклопедія

Слайд 1

Історія розвитку обчислювальної техніки

Слайд 2

ПРЕДМЕТИ РАХУНКУ ДАРНІХ ЛЮДЕЙ

До винаходу простих рахунок люди вчилися рахувати на пальцях рук

Використовували і сторонні предмети: вузлики, каміння, палички, робили зарубки на дереві та кістках

Слайд 3

З давніх-давен люди намагалися створити кошти для полегшення рахунку

ПРООБРАЗ НАШИХ СЕМІКОСТОЧКОВИХ РАХУНКІВ

Слайд 4

НАШІ КОНТОРСЬКІ РАХУНКИ – ЦЕ РІЗНОВИДНІСТЬ ЗНАМЕНИТОГО АБАКА

конторські рахунки абак

Слайд 5

Найпростіший абак – це дошка з прорізаними у ній жолобами. Як знайти суму двох чисел 134+223=357

1. Покладемо в нижній жолобок 4 камінчики

2 Наступний 3 камінчик

3. У третій жолоб 1 камінчик

4. Потім додаємо аналогічно цифри другого доданку

5. Таким чином вийшов результат

Абак використовувався в V-IV столітті до нашої ери. Їх виготовляли з бронзи, каменю слонової кістки, кольорового скла. Переклад із грецького слова абак означає ПИЛ, т.к. спочатку камінці розкладали на рівну дошку, покриту пилом, щоб камінці не скочувалися Абаки використовувалися в Стародавній Греції та Римі, а трохи пізніше і в Західній Європі

Слайд 6

Рахунки мали різні народи і тому мали свої особливості у розташуванні кісточок. Так у Японії А так у Китаї

суан-пань

Слайд 7

Дж.Непер винайшов логарифми

Едмунд Гунтер винайшов логарифмічну лінійку з нерухомими шкалами

Логарифмічна лінійка

Слайд 8

У 1623 р. В. Шикард винайшов машину, здатну підсумовувати, віднімати, ділити і перемножувати числа. То була перша механічна машина.

Перші механічні пристрої для рахунку

Знаменитий фізик, математик Блез Паскаль в 1642 винайшов механічний пристрій арифмометр

Слайд 9

У 1671 році Готфрід Вільгельм Лейбніц створив свою лічильну машину, відому як "лічильний колесо" Лейбніца. Він писав про машини майбутнього, що вони будуть придатні для роботи із символами та формулами. Тоді ця ідея здавалася абсурдною.

Г. ЛЕЙБНИЦ

Слайд 10

У 1830 році був представлений проект аналітичної машини Беббіджа, яка стала першим автоматичним програмованим обчислювальним пристроєм.

ЧАРЛЬЗ БЕБІДЖ

Слайд 11

Ж. ЖАККАРД – ПЕРШИЙ ВИНАХІДНИК ПЕРФОКАРТ

Верстат для підготовки перфокарт

Загальний вигляд перфокарт

Слайд 12

Графіня Ада Августа Лавлейс була програмістом першої аналітичної машини.

ПЕРША ПРОГРАМІСТКА

Її ім'ям названо, розроблену в 1979 році, алгоритмічну мову ADA

Слайд 13

На початку 19 століття для розрахунків застосовувалися механічні арифмометри

Слайд 14

1925 р. – на Сущевському ім. Ф. Е. Дзержинського механічному заводі в Москві налагоджено виробництво арифмометрів під маркою "Оригінал-Однер", надалі (з 1931 р.) вони стали відомі як арифмометри "Фелікс"

Арифмометр має у верхній частині (коробка) дев'ять прорізів, у яких пересуваються важелі. Збоку прорізів нанесено цифри; пересуваючи вздовж кожного прорізу важеля, можна "поставити на важелях" будь-яке дев'ятизначне число. Внизу під важелями знаходяться два ряди вікон (рухлива каретка): одні, більші, числом 13 праворуч. інші, менші, ліворуч, числом 8. Ряд віконець праворуч утворює результуючий лічильник, а ряд ліворуч - лічильник оборотів. Номер віконця на лічильнику вказує місце одиниць будь-якого розряду числа, що стоїть на цьому лічильнику. Справа і зліва каретки видно баранчики (ластівки), що служать для скидання цифр, що з'являються на цих лічильниках. Повертаючи баранчики доти, доки вони не клацнуть, ми прибираємо всі цифри на лічильниках, залишаючи нулі. На коробці машини праворуч від прорізів є дві стрілки, на кінцях яких стоять плюс (+) і мінус (-). З правого боку машини є ручка, яку можна повертати в напрямку плюс (за годинниковою стрілкою) і в напрямку мінус (проти годинникової стрілки). Нехай на лічильнику, що результує, і на лічильнику оборотів стоять нулі. Поставимо на важелях якесь число, наприклад 231 705 896, і повернемо ручку в напрямку плюс. Після одного обороту на результуючому лічильнику з'явиться теж число 231 705 896. Додавання і віднімання. Щоб скласти кілька чисел, треба поставити ці числа одне за одним на важелях і після кожної установки 1 раз повернути ручку у напрямку плюс. На результуючому лічильнику з'явиться сума всіх чисел. При обертанні ручки у зворотний бік на результуючому лічильнику з'явиться різницю між числом, що у ньому до початку повороту, і числом, поставленим на важелях. множення. Каретка арифмометра може пересуватися вздовж машини вправо та вліво, і під прорізом для одиниць можна поставити різні віконця лічильника, що результує.

Слайд 15

У 1935 р. в СРСР було випущено клавішний напівавтоматичний арифмометр КСМ-1 (клавішна лічильна машина). Ця машина мала два приводи: електричний (зі швидкістю 300 оборотів на хвилину) та ручний (на випадок відсутності живлення).

Клавіатура машини складається з 8 вертикальних рядів по 10 клавіш у кожному, тобто можна набрати 8-значні числа. Для зручності набору групи розрядів клавіатури пофарбовані у різні кольори. Є кнопки гасіння. Якщо цифру набрано помилково, то для її заміни достатньо натиснути на потрібну цифру в тому ж ряду і тоді неправильно набрана цифра погаситься автоматично. У рухомий каретці знаходиться 16-розрядний лічильник результатів і 8-розрядний лічильник оборотів, що мають пристрої для передачі десятків з одного розряду до іншого. Для гасіння цих лічильників служить ручка. Є рухливі коми (для зручності зчитування). Дзвінок сигналізує про переповнення результатів лічильника. У повоєнні роки було випущено напівавтомати КСМ-2 (з незначними відмінностями по конструкції від КСМ-1, але з зручнішим розташуванням робочих деталей)

Слайд 16

У 40-х рр. 19 століття відбувся корінний переворот у розвитку обчислювальної техніки. З 1943 по 1946 в США була побудована перша повністю електронна цифрова машина.

Перетворення

Слайд 17

За часів Др. Риму було винайдено перший лічильний інструмент - Абак У XVI ст. у Росії було винайдено рахунки. 1642р. – Блез Паскаль винайшов Колесо «Паскаля», яке механічно виконує додавання та віднімання чисел. 1694р. – Готфрід Лейбніц сконструював арифмометр, який виконує чотири дії. 1888р. – Герман Холлеріт сконструював першу лічильну машину.