Відмінності між версіями «Елементи комп`ютера»
3517415 (обговорення • внесок) |
3517415 (обговорення • внесок) |
||
| (не показані 2 проміжні версії цього учасника) | |||
| Рядок 29: | Рядок 29: | ||
1946 став роком створення першої універсальної електронної цифрової обчислювальної машини ENIAC. | 1946 став роком створення першої універсальної електронної цифрової обчислювальної машини ENIAC. | ||
В 1950 році в Києві під керівництвом академіка Лебедєва була створена перша в континентальній Європі ЕОМ — МЕСМ. | В 1950 році в Києві під керівництвом академіка Лебедєва була створена перша в континентальній Європі ЕОМ — МЕСМ. | ||
| + | |||
| + | ЕОМ першого покоління | ||
| + | |||
| + | У 40-х м.м. XX в. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Бэббиджа на основі техніки ХХ в. - електоромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не чули про роботи Бэббиджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, що у 1941 році побудував невелику машину на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 році на одному з підприємств фірми IBM американець Говард йкен створив більш могутню машину подназванием "Марко-1". Вона вже дозволяла проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра і реально використовувалася для військових розрахунків. Однак ці машини були ненадійними. Тому, починаючи з 1943 року в США, група фахівців під керівництвом Джона Мочли і Преспера Экерта початку конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж "Марко-1". Однак виявилося, що велику частину часу цей комп'ютер простоював - адже для завдання методів розрахунків (програм) у цьому комп'ютері приходилося протягом декількох чи годин навіть днів приєднувати потрібним образом проводу. А сам розрахунок міг зайняти після цього кілька хвилин. [3] Проекти і реалізація машин Марко - 1 , EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЭСМ у СРСР заклали основу для розгортання робіт зі створення ЕОМ вакуумноламповой технології - серійних ЕОМ першого покоління. Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 р. Еккертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і пущений в експлуатацію навесні 1951 р. Синхронна, послідовного дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з тактовою частотою 2,25 Мгц і містила близько 5000 електронних ламп. Внутрішній запам'ятовуючий пристрій, ємкістю 1000 12 -розрядних десяткових чисел було виконано на 100 ртутних лініях затримки. Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC-1 її розроблювачі висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла підготовляти таку послідовність команд, що потрібна для рішення даної задачі. П'ятидесяті роки - роки розквіту комп'ютерної техніки, роки значних досягнень і нововведень, як в архітектурному, так і в науково - технічному відношенні. Відмінні риси в архітектурі сучасної ЕОМ у порівнянні з неймановской архітектурою вперше з'явилися в ЕОМ першого покоління. Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 50-х р.р. була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки - Д. Еккерта, "архітектура машини визначається пам'яттю". Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях ферритовых кілець, нанизаних на дротові матриці. У 1951 р. у 22 - м томі "Journal of Applid Phisics" Дж. Форрестер опублікував статті про застосування магнітних сердечників для збереження цифрової інформації. У машині "Whirlwind-1" уперше була застосована пам'ять на магніт. Вона являла собою 2 куби з 32 32 17 сердечниками, що забезпечували збереження 2048 слів для 16-розрядних двоичных чисел з одним розрядом контролю на парність. У розробку електронних комп'ютерів уключилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германиевых діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плваючою крапкою. Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, що в архітектурному плані наближалася до машин другого і третього поколінь. У цій машині вперше була застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-висновку. У 1956 р. фірмою IBM були розроблені магнітні голівки, що плавають, на повітряній подушці. Винахід їх дозволило створити новий тип пам'яті - дискові ЗУ, значимість яких була повною мірою оцінена в наступні десятиліття розвитку обчислювальної техніки. Перші ЗУ на дисках з'явилися в машинах IBM 305 і RAMAC. Остання мала пакет, що складався з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, що оберталися зі швидкістю 12000 про/хв. На поверхні диска розміщалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна. Слідом за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 р. випустила ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні переривання. Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів за назвою "Short Cocle" (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ - адмірал) Грейс Хопер, що розробила першу програму - компілятор ПРО. (До речі, термін "компілятор" уперше ввела Г. Хопер у 1951 р.). Ця програма, що компілює, робила трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної в зручній для обробки алгебраїчній формі. Щоб спростити й пошвидшити процес завдання програм, Мочлі і Екерт стали конструювати новий комп'ютер, що міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був притягнутий знаменитий математик Джон фон Нейман, що підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана многим вченим і одержала широку популярність, оскільки в ньому фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютера. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що він запропонував. | ||
| + | Перший комп'ютер, у якому втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським ученим Морісом Уилксом. | ||
| + | Свою ідею мікропрограмування М.Уилкс реалізував у 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уилкс разом з Д. Уиллером і С. Гиллом у 1951 р. написали перший підручник по програмуванню "Складання програм для електронних рахункових машин" (російський переклад- 1953 р.). У 1951 р. фірмою Ferranti початий серійний випуск машини "Марко-1". А через 5 років фірма Ferranti випустила ЕОМ "Pegasus", у якій уперше знайшла втілення концепція регістрів загального призначення (РЗП). З появою РЗП усунуте розходження між індексними регістрами й акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а кілька регістрів-акумуляторів. [3] У нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею. Розгорнулися роботи зі створення серійних ЕОМ першого покоління. Основним активним елементом ЕОМ першого покоління є електронна лампа. Машини вітчизняного виробництва: ВЕРМ-1 (Велика Електронно-Рахункова Машина), ВЕРМ-2, "Стріла", "Урал-1", "Урал-2", "Урал-4", М-1, М-3, М-20. Ці машини дуже громіздкі, споживають велику кількість енергії, мають невисоку надійність і слабке програмне забезпечення. Швидкодія цих машин не перевищувало 10 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 4Кб машинних слів. Але зате уже вони продемонстрували широкі можливості вычилительных робіт в області комічних досліджень, ядерної фізики і т.д. У 1950 р. в Інституті точної механіки й обчислювальної техніки (ИТМ і ОТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення великий ЕОМ. У 1951 р. тут була спроектована машина ВЕРМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуатація. З цього часу і почався дуже енергійний розвиток обчислювальної техніки. Лампові машини не відрізнялися високою надійністю - щодня перегоряло 20-30 ламп (з декількох десятків тисяч). Крім того, вони споживали багато енергії і займали площу приблизно з баскетбольну площадку. У проекті спочатку передбачалося застосувати пам'ять на трубках Вільямса, але до 1955 р. як елементи пам'яті в ній використовувалися ртутні лінії затримки. По тим часам ВЕРМ була дуже продуктивною машиною - 800 оп/с. Вона мала трехадресную систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, що надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних програм. Серійно машина стала випускатися в 1956 р. за назвою ВЕРМ-2. У цей же період у КБ, керованому М.А.Лесечко, почалося проектування інший ЕОМ, що одержало назву "Стріла". Освоювати серійне виробництво цієї машини було доручено московському заводу САМ. Головним конструктором став Ю. А.Базилевский, а одним з його помічників - Б.И.Рамеєв, надалі конструктор серії "Урал". Проблеми серійного виробництва визначили деякі особливості "Стріли": невисоке в порівнянні з ВЕРМ швидкодія, просторий монтаж і т.д. У машині як зовнішню пам'ять застосовувалися 45-дорожечные магнітні стрічки, а оперативна пам'ять - на трубках Вільямса. "Стріла" мала велику розрядність і зручну систему команд. Перша ЕОМ "Стріла" була встановлена у відділенні прикладної математики Математичного інституту АН (МІАН), а наприкінці 1953 р. почалося серійне її виробництво. У лабораторії электросхем енергетичного інституту під керівництвом И.С.Брука в 1951 р. побудували макет невеликий ЕОМ першого покоління за назвою М-1. У наступному році тут була створена обчислювальна машина М-2, що поклала початок створенню економічних машин середнього класу. Одним з ведучих розроблювачів даної машини був М.А.Карцев, внесший згодом великий внесок у розвиток вітчизняної обчислювальної техніки. У машині М-2 використовувалися 1879 ламп, менше, ніж у "Стрілі", а середня продуктивність складала 2000 оп/с. Були задіяні 3 типи пам'яті: електростатична на 34-х трубках Вільямса, на магнітному барабані і на магнітній стрічці з використанням звичайного для того часу магнітофона МАГ-8. У 1955-1956 р.м. колектив лабораторії випустив малу ЕОМ М-3 зі швидкодією 30 оп/з і оперативною пам'яттю на магнітному барабані. Особливість М-3 полягала в тім, що для центрального пристрою керування був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив И. С. Брука виділився зі складу енергетичного інституту й утворив Лабораторію керуючих машин і систем, що стала згодом Інститутом електронних керуючих машин (ІНЕКМ).[1] | ||
| + | ЕОМ другого покоління | ||
| + | |||
| + | З'явилися наприкінці 50-х років. Елементна база цих машин - напівпровідникові діоди і транзистори, що дозволило збільшити швидкодію і надійність ЕОМ, а також ємність оперативної пам'яті. Зменшилися габарити, маса і споживана потужність. У них широко використовувався друкований монтаж, при якому необхідні електричні з'єднання створювалися методом утравлювання мідної фольги, наклееной на ізоляційний матеріал. Конструктивно технологічна й елементна база дозволили створити більш складні ЕОМ. Розширилося середовище застосування: не тільки для наукових, але і для інженерних розрахунків, а також для рішення економічних задач і керування производстенными процесами. До машин вітчизняного виробництва відносять: ВЕРМ-3. ВЕРМ-4, ВЕРМ-6, "Урал-14", "Урал-16", "Мінськ-22", "Мінськ-32", М-220, М-222, "Наири", "Світ", "Раздон". Швидкодія не перевищувала 20-30 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 32Кб машинних слів. Ислючение складає ВЕРМ-6: 100 тис. оп/з, ємність оперативної пам'яті - 128Кб. Розробка малої обчислювальної машини за назвою "Урал" була закінчена в 1954 р. колективом співробітників під керівництвом Рамеева.. Ця машина стала родоначальником цілого сімейства "Уралов", остання серія яких ("Урал -16"), була випущена в 1967 р. Простота машини, удала конструкція, невисока вартість обумовили її широке застосування. У 1955 р. був створений Обчислювальний центр Академії наук, призначений для ведення наукової праці в області машинної математики і для надання відкритого обчислювального обслуговування іншим організаціям Академії. В другій половині 50 - х м.м. у нашій країні було випущено ще 8 типів машин за вакуумно-ламповой технологією. З них найбільш удалої була ЕОМ М-20, створена під керівництвом С. А. Лебедєва, що у 1954 р. очолив ИТМ і ВТ. Машина відрізнялася високою продуктивністю (20 тис. оп/с), що було досягнуто використанням зробленої елементної бази і відповідної функціонально-структурної організації. Як відзначають А.И.Єршов і М.Р.Шур-Бура, "ця солідна основа покладала велику відповідальність на розроблювачів, оскільки машина, а більш точно її архітектурі, стояло втілитися в декількох великих серіях (М-20, ВЕРМ-3М, ВЕРМ-4, М-220, М-222)". Серійний випуск ЕОМ М-20 був початий у 1959 р. У 1958 р. під керівництвом В.М.Глушкова (1923-1982) в Інституті кібернетики АН України була створена обчислювальна машина "Київ", що мав продуктивність 6-10 тис. оп/с. ЕОМ "Київ" вперше в нашій країні використовувалася для дистанційного керування технологічними процесами. У той же час у Мінську під керівництвом Г.П.Лопато і В.В.Пржиялковского почалися роботи зі створення першої машини відомого надалі сімейства "Мінськ"-1. Вона випускалася мінським заводом обчислювальних машин у різних модифікаціях: "Мінськ-1", "Мінськ-11", "Мінськ-12", "Мінськ-14". Машина широко використовувалася в обчислювальних центрах нашої країни. Середня продуктивність машини складала 2-3 тис. оп/с.[1] | ||
| + | ЕОМ третього покоління | ||
| + | |||
| + | До середини 60-х м.м. були створені більш компактні зовнішні пристрої для комп'ютера, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 розміром з холодильник і вартістю всего 20 тис.$ (компьтеры в 40-50-х м.м. коштували мільйони $). Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання і спайка транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кременя транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані з'єднання стали називатися інтегральними чи схемами чипами. Таким чином, елементна база ЕОМ третього покоління - мікроелектроніка, а також застосування інтегральних мікросхем (ІС). Інтегральна мікросхема - Функціонально закінчений блок, еквівалентний по можливостях досить складній транзисторній схемі. Важливим параметром, що визначає рівень складності ІС, є ступінь інтеграції К=log N, де N - загальна кількість компонентів (транзисторів, діодів, резисторів), розташованих на кристалі мікросхеми і неразборно з'єднаних між собою. По величині К цифрові мікросхеми підрозділяють на: 1.Малі ІС (К 1) 2.Середні ІС (К 2) - СІС 3.Великі ИС (К 3) - ВІС 4.Надвеликі (К>3) - НВІС Збільшилася швидкодія й оперативна пам'ять, зменшилася споживана потужність, маса, займана площа. Конструкція складається з типових модулів, що забезпечують високу щільність компонування елементів. Існували ЕОМ єдиної системи - ЄС ЕОМ (ЄС-1010, ЄС-1022, ЄС-1035, ЄС-1045, ЄС-1055, ЄС-1061 і т.д.) і малі обчислювальні машини міжнародної системи - СМ ЕОМ (СМ-4, СМ-1420, СМ-1300, СМ-1800, ТС СМ, СМ-1600, ДВК-2, "Електроніка НЦ -80-20/2", СМ-2М, "Електроніка-60" і ін.) На базі СМ ЕОМ створені також засоби комплексування (об'єднання) ЄС і СМ ЕОМ - вимірювально-обчислювальні комплекси (ИВК) для автоматизації наукових досліджень, технологічних і інших процесів і установок, автоматизації робочих місць (АРМ технолога, конструктора, проектувальника). Машини ЄС-1010, ЄС-1022 були малими моделями ЄС ЕОМ, всі інші відносять до великим, універсальним ЕОМ; зі зростанням номера моделі, як правило, росте потужність машини, і поліпшуються техніко-економічні показники (ЄС-1010 - 1 млн. оп/c, ЄС-1022 - 1.3 млн. оп/c). Всі ЕОМ третього покоління крім елементної бази істотно відрізняються від ЕОМ попередніх поколінь і інших характеристик. Насамперед ЕОМ третього покоління оперують з літерно-цифровою інформацією, визначеної відповідними кодовими таблицями. Одиницею адресації пам'яті є байт, у якому може зберігається 8-розрядний двоичный код, що представляє собою один алфавітний символ, цифру, знак. Обсяг оперативної пам'яті в ЕОМ третього покоління звичайно вказують у байтах (для ЄС-1022 обсяг оперативної пам'яті 256-512Кбайт; для ЄС-1035 - 512Кбайт; для ЄС-1045 - 4096 Кбайт; для ЄС-1061 - 8192Кбайт). Ці машини могли обновременно виконувати кілька програм. З'являється можливість роботи в режимі поділу часу й у режимі діалогу, з'являються локальні мережі. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на ІС, а в 1970 р. фірма Intel початку продавати ІС пам'яті. Надалі кількість транзисторів, що вдавалося розмістити на одиницю площі ІС збільшувалося приблизно вдвічі щороку, що і забезпечувало постійне зменшення вартості і підвищення швидкодії комп'ютерів.[1] | ||
| + | ЕОМ четвертого покоління | ||
| + | |||
| + | Основа ЕОМ четвертого покоління - ВІС (великі інтегральні мікросхеми). У ВІС на одному напівпровідниковому кристалі (кремнієвій пластині) розміщаються до 103 схем, еквівалентних по своїх можливостях звичайним ІС. Високий ступінь інтеграції (К 3) БІС сприяє подальшому збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, збільшенню швидкодії і зниження вартості. Швидкодія у великих ЕОМ - кілька десятків мільйонів операцій у секунду. Обсяг оперативної пам'яті - до 16Мб Високий ступінь інтеграції, досягнутий у ВІС, забезпечив можливість створення нового класу ЕОМ - мікроеом. З 1982 р. (коли був створений перший мікропроцесор) було створено 4 покоління мікроеом на основі процесорів ДО536, ДО550, ДО588, ДО589 ("Електроніка НЦ -80-20/2", (ДВК-2) "Електроніка-60", "Іскра-226" і ін.). Обчислювальні машини створювалися спочатку для забезпечення і прискорення саме обчислень. Однак поступово ставало усе більш ясно, що на ЕОМ можна обробляти текстову, графічну, звукову й іншу інформацію.[4] | ||
| + | |||
| + | ЕОМ п'ятого покоління | ||
| + | |||
| + | Основа й елементна база ЕОМ п'ятого покоління - НВІС (надвеликі інтегральні мікросхеми) і оптико-електронні елементи. Для оптичних машин носіями енергії служать не електрони, а фотони, що значно підвищує швидкість передачі сигналів, тому швидкодія цих машин - сотні мільйонів операцій у секунду. Для перетворення і передачі оптичних сигналів застосовують лазери, проміневі діоди і різні фотоприймачі. Подальший розвиток одержав процес, що почався в третім поколінні, - зрощування машин і обчислювальних центрів із системами зв'язку, утворення мереж ЕОМ. [1,4] | ||
| + | Поява і розвиток мікропроцесора і персональних комп'ютерів | ||
| + | У 1970 р. був зроблений перший важливий крок на шляху до персонального комп'ютера - Маршиан Эдвард Хофф із фірми Intel сконструював ІС, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великого комп'ютера. Так з'явився перший мікропроцесор Intel-4004, що був випущений у продаж у 1971 р. Це був дійсний прорив, тому що мікропроцесор Intel-4004 розміром менш 3-х див був производительней гігантської машини ENIAC. Правда, можливості Intel-4004 були куди скромніше, ніж у центрального процесора великих комп'ютерів того часу - він працював набагато повільніше і міг обробляти одночасно тільки 4 біти інформації (на великих 16 чи 32 біта), але і коштував він у десятки тисяч разів дешевше. Але ріст продуктивності мікропроцесорів не змусив себе чекати. У 1973 р. фірма Intel випустила 8-бітовий процесор Intel-8008, а в 1974 р. - його удосконалену версію Intel-8080, що до кінця 70-х м.м. стала стандартом комп'ютерної індустрії. Спочатку мікропроцесори використовувалися в різних спеціалізованих пристроях, наприклад, у калькуляторах. Але в 1974 р. кілька фірм оголосили про створення на основі мікропроцесора Intel-8080 персонального комп'ютера, тобто пристрія, що виконує тієї ж функції, що і великий комп'ютер, але розрахованого на одного користувача. На початку 1975 р. з'явився перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер Альтаир-8800 на основі мікропроцесора Intel-8080. Цей комп'ютер продавався за ціною близько 500$. І хоча можливості його були дуже обмежені (оперативна пам'ять 256 байт, клавіатура і монітор були відсутні), його поява було зустрінуто з великим ентузіазмом: у перші ж місяці було продано кілька тисяч комплектів машин. Наприкінці 1975 р. Підлога Аллен і Білл Гейтс (майбутні засновники Microsoft) створили для комп'ютера "Альтаір" інтерпретатор мови Basic, що дозволило пльзователям достаиочно просто спілкуватися з комп'ютером і легко писати для нього програми. Це також сприяло популярності персональних комп'ютерів. Успіх Альтаир-8800 змусив багато фірм зайнятися виробництвом ПК. Вони стали продаватися вже в повній комплектації (із клавіатурою, монітором). Росту обсягу продажів дуже сприяли многочисленныеполезные програми, розроблені для ділових застосувань. З'явилися і комерційно распространяемыепрограммы, наприклад, програма для редагування текстів WordStar (1978) і табличний процесор VisiCalc (1979). Ці й інші програми зробили покупку ПК дуже вигідними для бізнесу: з їх допомогою стало можливо виконувати бухгалтерські розрахунки, складати документи і т.д. Використання великих комп'ютерів дляэтих цілей було занадто дорогим. Наприкінці 70-х м.м. поширення ПК привело до деякого зниження попиту на великі комп'ютери і мини-эвм. Це стурбувало фірму IBM (International Business Machines Corporation) - провідної компанії по виробництву великих комп'ютерів. И в 1981 р. новий комп'ютер IBM PC був офіційно представлений публіці і придбав широку популярність (16-розрядний мікропроцесор Intel-8088, 1Мб пам'яті). Через 1-2 року IBM PC зайняв ведуче місце на ринку, витиснувши моделі 8-бітових комп'ютерів. | ||
| + | |||
| + | '''Покоління комп'ютерів''' | ||
| + | '' | ||
| + | Перше покоління комп'ютерів'' | ||
| + | |||
| + | Такі комп'ютери, як ЕНІАК, ЕДСАК, ШЕОМ та ЮНІВАК, являли собою. лише перші моделі ЕОМ. Упродовж десятиріччя після створення ЮНІВАКа було виготовлено та введено в експлуатацію в США близько 5000 комп'ютерів. | ||
| + | Гігантські машини на електронних лампах 50-х років склали перше покоління комп'ютерів. | ||
| + | |||
| + | ''Друге покоління комп'ютерів'' | ||
| + | |||
| + | Друге покоління комп'ютерів з'явилося на початку 60-х років, коли на зміну електронним лампам прийшли транзистори. Винайдені 1948 р. транзистори, як виявилось, були спроможні виконувати всі ті функції, які до цього часу виконували електронні лампи. Але при цьому вони були значно менші за розмірами та споживали набагато менше електроенергії. До того ж транзистори дешевші, випромінюють менше тепла та більш надійні, ніж електронні лампи. І все ж таки найдивовижнішою властивістю транзистора є те, що він один здатен виконувати функції 40 електронних ламп та ще й з більшою швидкістю, ніж вони. В результаті швидкодія машин другого покоління виросла приблизно в 10 разів порівняно з машинами першого покоління, обсяг їх пам'яті також збільшився. Водночас із процесом заміни електронних ламп транзисторами вдосконалювалися методи зберігання інформації. Магнітну стрічку, що вперше було використано в ЕОМ ЮНІВАК, почали використовувати як для введення, так і для виведення інформації. А в середині 60-х років набуло поширення зберігання інформації на дисках. | ||
| + | |||
| + | ''Третє покоління комп'ютерів'' | ||
| + | |||
| + | Поява інтегрованих схем започаткувала новий етап розвитку обчислювальної техніки — народження машин третього покоління. Інтегрована схема, яку також називають кристалом, являє собою мініатюрну електронну схему, витравлену на поверхні кремнієвого кристала площею приблизно 10 мм2. Перші інтегровані схеми (ІС) з'явилися 1964 року. | ||
| + | Поява інтегрованих схем означала справжню революцію в обчислювальній техніці. Одна така схема здатна замінити тисячі транзисторів, кожний 3 яких у свою чергу уже замінив 40 електронних ламп. Інакше кажучи, один крихітний, але складний кристал має такі ж самі обчислювальні можливості, як і 30-тонний ЕНІАК! | ||
| + | |||
| + | ''Четверте покоління комп'ютерів'' | ||
| + | |||
| + | Четверте покоління — ЕОМ на великих інтегрованих схемах. | ||
| + | Розвиток мікроелектроніки дав змогу розміщати на одному кристалі тисячі інтегрованих схем. Так, 1980 р. центральний процесор невеликої ЕОМ вдалося розташувати на кристалі площею 1,6 см2. Почалася епоха мікрокомп'ютерів. Швидкодія сучасної ЕОМ в десятки разів перевищує швидкодію ЕОМ третього покоління на інтегральних схемах, в 100 разів — швидкодію ЕОМ другого покоління на транзисторах та в 10 000 разів швидкодію ЕОМ першого покоління на електронних лампах. | ||
| + | Швидкодія ЕОМ третього покоління збільшилася приблизно в 100 разів порівняно з машинами другого покоління, а розміри набагато зменшилися. | ||
| + | |||
| + | ''П’яте покоління комп'ютерів'' | ||
| + | |||
| + | Нині створюються та розвиваються ЕОМ п'ятого покоління — ЕОМ на надвеликих інтегрованих схемах. Ці ЕОМ використовують нові рішення у архітектурі комп'ютерної системи та принципи штучного інтелекту. | ||
| + | |||
| + | '''Деякі країни вже розпочали створення''' | ||
| + | '''Квантового компютера :''' | ||
| + | https://www.youtube.com/watch?v=lRQyyxyTDY8 | ||
==Технічні характеристики== | ==Технічні характеристики== | ||
Поточна версія на 20:08, 31 травня 2017
Демчик В`ячеслав, 31 група
Зміст
Загальний опис (принцип дії)
Персональний комп’ютер (ПК) — це пристрій, що виконує операції введення інформації, оброблення її за певною програмою, виведення одержаних результатів у формі, придатній для сприйняття людиною.
Якість комп’ютера характеризується багатьма показниками. Це - набір інструкцій (команд), які комп’ютер здатен розуміти і виконувати; швидкість роботи (швидкодія) ЦП; кількість пристроїв введення-виведення, які можна приєднати до нього одночасно; споживання електроенергії та ін. Головним показником є швидкодія – кількість операцій, яку ЦП здатний виконати за одиницю часу.
Історична довідка
Історія появи комп'ютерів
1941 рік — Конрад Цузе створює обчислювальну машину Z3, що мала всі властивості
сучасного комп'ютера.
1942 рік — в Університеті штату Айова (англ. Iowa State University) Джон Атанасов (англ. John Atanasoff) та його аспірант Кліффорд Беррі (англ. Clifford Berry) створили (а точніше — розробили та почали монтувати) першу в США електронну цифрову обчислювальну машину
(англ. Atanasoff-Berry Computer — ABC (обчислювальна машина)). Хоча ця машина так і не була завершена
(Атанасов пішов у діючу армію), вона, як пишуть історики, мала великий вплив на Джона Моклі,
який створив через два роки першу ЕОМ ENIAC.
На початку 1943 року успішні випробування пройшла перша американська обчислювальна машина Марк I, призначена для виконання складних балістичних розрахунків ВМФ США. В кінці 1943 року запрацювала англійська обчислювальна машина спеціального призначення «Колосс».
Машина працювала над розшифровкою секретних кодів нацистської Німеччини.
В 1944 році Конрад Цузе розробив ще більш швидку обчислювальну машину Z4. 1946 став роком створення першої універсальної електронної цифрової обчислювальної машини ENIAC. В 1950 році в Києві під керівництвом академіка Лебедєва була створена перша в континентальній Європі ЕОМ — МЕСМ.
ЕОМ першого покоління
У 40-х м.м. XX в. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Бэббиджа на основі техніки ХХ в. - електоромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не чули про роботи Бэббиджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, що у 1941 році побудував невелику машину на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 році на одному з підприємств фірми IBM американець Говард йкен створив більш могутню машину подназванием "Марко-1". Вона вже дозволяла проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра і реально використовувалася для військових розрахунків. Однак ці машини були ненадійними. Тому, починаючи з 1943 року в США, група фахівців під керівництвом Джона Мочли і Преспера Экерта початку конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж "Марко-1". Однак виявилося, що велику частину часу цей комп'ютер простоював - адже для завдання методів розрахунків (програм) у цьому комп'ютері приходилося протягом декількох чи годин навіть днів приєднувати потрібним образом проводу. А сам розрахунок міг зайняти після цього кілька хвилин. [3] Проекти і реалізація машин Марко - 1 , EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЭСМ у СРСР заклали основу для розгортання робіт зі створення ЕОМ вакуумноламповой технології - серійних ЕОМ першого покоління. Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 р. Еккертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і пущений в експлуатацію навесні 1951 р. Синхронна, послідовного дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з тактовою частотою 2,25 Мгц і містила близько 5000 електронних ламп. Внутрішній запам'ятовуючий пристрій, ємкістю 1000 12 -розрядних десяткових чисел було виконано на 100 ртутних лініях затримки. Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC-1 її розроблювачі висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла підготовляти таку послідовність команд, що потрібна для рішення даної задачі. П'ятидесяті роки - роки розквіту комп'ютерної техніки, роки значних досягнень і нововведень, як в архітектурному, так і в науково - технічному відношенні. Відмінні риси в архітектурі сучасної ЕОМ у порівнянні з неймановской архітектурою вперше з'явилися в ЕОМ першого покоління. Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 50-х р.р. була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки - Д. Еккерта, "архітектура машини визначається пам'яттю". Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях ферритовых кілець, нанизаних на дротові матриці. У 1951 р. у 22 - м томі "Journal of Applid Phisics" Дж. Форрестер опублікував статті про застосування магнітних сердечників для збереження цифрової інформації. У машині "Whirlwind-1" уперше була застосована пам'ять на магніт. Вона являла собою 2 куби з 32 32 17 сердечниками, що забезпечували збереження 2048 слів для 16-розрядних двоичных чисел з одним розрядом контролю на парність. У розробку електронних комп'ютерів уключилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германиевых діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плваючою крапкою. Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, що в архітектурному плані наближалася до машин другого і третього поколінь. У цій машині вперше була застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-висновку. У 1956 р. фірмою IBM були розроблені магнітні голівки, що плавають, на повітряній подушці. Винахід їх дозволило створити новий тип пам'яті - дискові ЗУ, значимість яких була повною мірою оцінена в наступні десятиліття розвитку обчислювальної техніки. Перші ЗУ на дисках з'явилися в машинах IBM 305 і RAMAC. Остання мала пакет, що складався з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, що оберталися зі швидкістю 12000 про/хв. На поверхні диска розміщалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна. Слідом за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 р. випустила ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні переривання. Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів за назвою "Short Cocle" (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ - адмірал) Грейс Хопер, що розробила першу програму - компілятор ПРО. (До речі, термін "компілятор" уперше ввела Г. Хопер у 1951 р.). Ця програма, що компілює, робила трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної в зручній для обробки алгебраїчній формі. Щоб спростити й пошвидшити процес завдання програм, Мочлі і Екерт стали конструювати новий комп'ютер, що міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був притягнутий знаменитий математик Джон фон Нейман, що підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана многим вченим і одержала широку популярність, оскільки в ньому фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютера. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що він запропонував. Перший комп'ютер, у якому втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським ученим Морісом Уилксом. Свою ідею мікропрограмування М.Уилкс реалізував у 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уилкс разом з Д. Уиллером і С. Гиллом у 1951 р. написали перший підручник по програмуванню "Складання програм для електронних рахункових машин" (російський переклад- 1953 р.). У 1951 р. фірмою Ferranti початий серійний випуск машини "Марко-1". А через 5 років фірма Ferranti випустила ЕОМ "Pegasus", у якій уперше знайшла втілення концепція регістрів загального призначення (РЗП). З появою РЗП усунуте розходження між індексними регістрами й акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а кілька регістрів-акумуляторів. [3] У нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею. Розгорнулися роботи зі створення серійних ЕОМ першого покоління. Основним активним елементом ЕОМ першого покоління є електронна лампа. Машини вітчизняного виробництва: ВЕРМ-1 (Велика Електронно-Рахункова Машина), ВЕРМ-2, "Стріла", "Урал-1", "Урал-2", "Урал-4", М-1, М-3, М-20. Ці машини дуже громіздкі, споживають велику кількість енергії, мають невисоку надійність і слабке програмне забезпечення. Швидкодія цих машин не перевищувало 10 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 4Кб машинних слів. Але зате уже вони продемонстрували широкі можливості вычилительных робіт в області комічних досліджень, ядерної фізики і т.д. У 1950 р. в Інституті точної механіки й обчислювальної техніки (ИТМ і ОТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення великий ЕОМ. У 1951 р. тут була спроектована машина ВЕРМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуатація. З цього часу і почався дуже енергійний розвиток обчислювальної техніки. Лампові машини не відрізнялися високою надійністю - щодня перегоряло 20-30 ламп (з декількох десятків тисяч). Крім того, вони споживали багато енергії і займали площу приблизно з баскетбольну площадку. У проекті спочатку передбачалося застосувати пам'ять на трубках Вільямса, але до 1955 р. як елементи пам'яті в ній використовувалися ртутні лінії затримки. По тим часам ВЕРМ була дуже продуктивною машиною - 800 оп/с. Вона мала трехадресную систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, що надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних програм. Серійно машина стала випускатися в 1956 р. за назвою ВЕРМ-2. У цей же період у КБ, керованому М.А.Лесечко, почалося проектування інший ЕОМ, що одержало назву "Стріла". Освоювати серійне виробництво цієї машини було доручено московському заводу САМ. Головним конструктором став Ю. А.Базилевский, а одним з його помічників - Б.И.Рамеєв, надалі конструктор серії "Урал". Проблеми серійного виробництва визначили деякі особливості "Стріли": невисоке в порівнянні з ВЕРМ швидкодія, просторий монтаж і т.д. У машині як зовнішню пам'ять застосовувалися 45-дорожечные магнітні стрічки, а оперативна пам'ять - на трубках Вільямса. "Стріла" мала велику розрядність і зручну систему команд. Перша ЕОМ "Стріла" була встановлена у відділенні прикладної математики Математичного інституту АН (МІАН), а наприкінці 1953 р. почалося серійне її виробництво. У лабораторії электросхем енергетичного інституту під керівництвом И.С.Брука в 1951 р. побудували макет невеликий ЕОМ першого покоління за назвою М-1. У наступному році тут була створена обчислювальна машина М-2, що поклала початок створенню економічних машин середнього класу. Одним з ведучих розроблювачів даної машини був М.А.Карцев, внесший згодом великий внесок у розвиток вітчизняної обчислювальної техніки. У машині М-2 використовувалися 1879 ламп, менше, ніж у "Стрілі", а середня продуктивність складала 2000 оп/с. Були задіяні 3 типи пам'яті: електростатична на 34-х трубках Вільямса, на магнітному барабані і на магнітній стрічці з використанням звичайного для того часу магнітофона МАГ-8. У 1955-1956 р.м. колектив лабораторії випустив малу ЕОМ М-3 зі швидкодією 30 оп/з і оперативною пам'яттю на магнітному барабані. Особливість М-3 полягала в тім, що для центрального пристрою керування був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив И. С. Брука виділився зі складу енергетичного інституту й утворив Лабораторію керуючих машин і систем, що стала згодом Інститутом електронних керуючих машин (ІНЕКМ).[1]
ЕОМ другого покоління
З'явилися наприкінці 50-х років. Елементна база цих машин - напівпровідникові діоди і транзистори, що дозволило збільшити швидкодію і надійність ЕОМ, а також ємність оперативної пам'яті. Зменшилися габарити, маса і споживана потужність. У них широко використовувався друкований монтаж, при якому необхідні електричні з'єднання створювалися методом утравлювання мідної фольги, наклееной на ізоляційний матеріал. Конструктивно технологічна й елементна база дозволили створити більш складні ЕОМ. Розширилося середовище застосування: не тільки для наукових, але і для інженерних розрахунків, а також для рішення економічних задач і керування производстенными процесами. До машин вітчизняного виробництва відносять: ВЕРМ-3. ВЕРМ-4, ВЕРМ-6, "Урал-14", "Урал-16", "Мінськ-22", "Мінськ-32", М-220, М-222, "Наири", "Світ", "Раздон". Швидкодія не перевищувала 20-30 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 32Кб машинних слів. Ислючение складає ВЕРМ-6: 100 тис. оп/з, ємність оперативної пам'яті - 128Кб. Розробка малої обчислювальної машини за назвою "Урал" була закінчена в 1954 р. колективом співробітників під керівництвом Рамеева.. Ця машина стала родоначальником цілого сімейства "Уралов", остання серія яких ("Урал -16"), була випущена в 1967 р. Простота машини, удала конструкція, невисока вартість обумовили її широке застосування. У 1955 р. був створений Обчислювальний центр Академії наук, призначений для ведення наукової праці в області машинної математики і для надання відкритого обчислювального обслуговування іншим організаціям Академії. В другій половині 50 - х м.м. у нашій країні було випущено ще 8 типів машин за вакуумно-ламповой технологією. З них найбільш удалої була ЕОМ М-20, створена під керівництвом С. А. Лебедєва, що у 1954 р. очолив ИТМ і ВТ. Машина відрізнялася високою продуктивністю (20 тис. оп/с), що було досягнуто використанням зробленої елементної бази і відповідної функціонально-структурної організації. Як відзначають А.И.Єршов і М.Р.Шур-Бура, "ця солідна основа покладала велику відповідальність на розроблювачів, оскільки машина, а більш точно її архітектурі, стояло втілитися в декількох великих серіях (М-20, ВЕРМ-3М, ВЕРМ-4, М-220, М-222)". Серійний випуск ЕОМ М-20 був початий у 1959 р. У 1958 р. під керівництвом В.М.Глушкова (1923-1982) в Інституті кібернетики АН України була створена обчислювальна машина "Київ", що мав продуктивність 6-10 тис. оп/с. ЕОМ "Київ" вперше в нашій країні використовувалася для дистанційного керування технологічними процесами. У той же час у Мінську під керівництвом Г.П.Лопато і В.В.Пржиялковского почалися роботи зі створення першої машини відомого надалі сімейства "Мінськ"-1. Вона випускалася мінським заводом обчислювальних машин у різних модифікаціях: "Мінськ-1", "Мінськ-11", "Мінськ-12", "Мінськ-14". Машина широко використовувалася в обчислювальних центрах нашої країни. Середня продуктивність машини складала 2-3 тис. оп/с.[1]
ЕОМ третього покоління
До середини 60-х м.м. були створені більш компактні зовнішні пристрої для комп'ютера, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 розміром з холодильник і вартістю всего 20 тис.$ (компьтеры в 40-50-х м.м. коштували мільйони $). Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання і спайка транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кременя транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані з'єднання стали називатися інтегральними чи схемами чипами. Таким чином, елементна база ЕОМ третього покоління - мікроелектроніка, а також застосування інтегральних мікросхем (ІС). Інтегральна мікросхема - Функціонально закінчений блок, еквівалентний по можливостях досить складній транзисторній схемі. Важливим параметром, що визначає рівень складності ІС, є ступінь інтеграції К=log N, де N - загальна кількість компонентів (транзисторів, діодів, резисторів), розташованих на кристалі мікросхеми і неразборно з'єднаних між собою. По величині К цифрові мікросхеми підрозділяють на: 1.Малі ІС (К 1) 2.Середні ІС (К 2) - СІС 3.Великі ИС (К 3) - ВІС 4.Надвеликі (К>3) - НВІС Збільшилася швидкодія й оперативна пам'ять, зменшилася споживана потужність, маса, займана площа. Конструкція складається з типових модулів, що забезпечують високу щільність компонування елементів. Існували ЕОМ єдиної системи - ЄС ЕОМ (ЄС-1010, ЄС-1022, ЄС-1035, ЄС-1045, ЄС-1055, ЄС-1061 і т.д.) і малі обчислювальні машини міжнародної системи - СМ ЕОМ (СМ-4, СМ-1420, СМ-1300, СМ-1800, ТС СМ, СМ-1600, ДВК-2, "Електроніка НЦ -80-20/2", СМ-2М, "Електроніка-60" і ін.) На базі СМ ЕОМ створені також засоби комплексування (об'єднання) ЄС і СМ ЕОМ - вимірювально-обчислювальні комплекси (ИВК) для автоматизації наукових досліджень, технологічних і інших процесів і установок, автоматизації робочих місць (АРМ технолога, конструктора, проектувальника). Машини ЄС-1010, ЄС-1022 були малими моделями ЄС ЕОМ, всі інші відносять до великим, універсальним ЕОМ; зі зростанням номера моделі, як правило, росте потужність машини, і поліпшуються техніко-економічні показники (ЄС-1010 - 1 млн. оп/c, ЄС-1022 - 1.3 млн. оп/c). Всі ЕОМ третього покоління крім елементної бази істотно відрізняються від ЕОМ попередніх поколінь і інших характеристик. Насамперед ЕОМ третього покоління оперують з літерно-цифровою інформацією, визначеної відповідними кодовими таблицями. Одиницею адресації пам'яті є байт, у якому може зберігається 8-розрядний двоичный код, що представляє собою один алфавітний символ, цифру, знак. Обсяг оперативної пам'яті в ЕОМ третього покоління звичайно вказують у байтах (для ЄС-1022 обсяг оперативної пам'яті 256-512Кбайт; для ЄС-1035 - 512Кбайт; для ЄС-1045 - 4096 Кбайт; для ЄС-1061 - 8192Кбайт). Ці машини могли обновременно виконувати кілька програм. З'являється можливість роботи в режимі поділу часу й у режимі діалогу, з'являються локальні мережі. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на ІС, а в 1970 р. фірма Intel початку продавати ІС пам'яті. Надалі кількість транзисторів, що вдавалося розмістити на одиницю площі ІС збільшувалося приблизно вдвічі щороку, що і забезпечувало постійне зменшення вартості і підвищення швидкодії комп'ютерів.[1]
ЕОМ четвертого покоління
Основа ЕОМ четвертого покоління - ВІС (великі інтегральні мікросхеми). У ВІС на одному напівпровідниковому кристалі (кремнієвій пластині) розміщаються до 103 схем, еквівалентних по своїх можливостях звичайним ІС. Високий ступінь інтеграції (К 3) БІС сприяє подальшому збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, збільшенню швидкодії і зниження вартості. Швидкодія у великих ЕОМ - кілька десятків мільйонів операцій у секунду. Обсяг оперативної пам'яті - до 16Мб Високий ступінь інтеграції, досягнутий у ВІС, забезпечив можливість створення нового класу ЕОМ - мікроеом. З 1982 р. (коли був створений перший мікропроцесор) було створено 4 покоління мікроеом на основі процесорів ДО536, ДО550, ДО588, ДО589 ("Електроніка НЦ -80-20/2", (ДВК-2) "Електроніка-60", "Іскра-226" і ін.). Обчислювальні машини створювалися спочатку для забезпечення і прискорення саме обчислень. Однак поступово ставало усе більш ясно, що на ЕОМ можна обробляти текстову, графічну, звукову й іншу інформацію.[4]
ЕОМ п'ятого покоління
Основа й елементна база ЕОМ п'ятого покоління - НВІС (надвеликі інтегральні мікросхеми) і оптико-електронні елементи. Для оптичних машин носіями енергії служать не електрони, а фотони, що значно підвищує швидкість передачі сигналів, тому швидкодія цих машин - сотні мільйонів операцій у секунду. Для перетворення і передачі оптичних сигналів застосовують лазери, проміневі діоди і різні фотоприймачі. Подальший розвиток одержав процес, що почався в третім поколінні, - зрощування машин і обчислювальних центрів із системами зв'язку, утворення мереж ЕОМ. [1,4]
Поява і розвиток мікропроцесора і персональних комп'ютерів
У 1970 р. був зроблений перший важливий крок на шляху до персонального комп'ютера - Маршиан Эдвард Хофф із фірми Intel сконструював ІС, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великого комп'ютера. Так з'явився перший мікропроцесор Intel-4004, що був випущений у продаж у 1971 р. Це був дійсний прорив, тому що мікропроцесор Intel-4004 розміром менш 3-х див був производительней гігантської машини ENIAC. Правда, можливості Intel-4004 були куди скромніше, ніж у центрального процесора великих комп'ютерів того часу - він працював набагато повільніше і міг обробляти одночасно тільки 4 біти інформації (на великих 16 чи 32 біта), але і коштував він у десятки тисяч разів дешевше. Але ріст продуктивності мікропроцесорів не змусив себе чекати. У 1973 р. фірма Intel випустила 8-бітовий процесор Intel-8008, а в 1974 р. - його удосконалену версію Intel-8080, що до кінця 70-х м.м. стала стандартом комп'ютерної індустрії. Спочатку мікропроцесори використовувалися в різних спеціалізованих пристроях, наприклад, у калькуляторах. Але в 1974 р. кілька фірм оголосили про створення на основі мікропроцесора Intel-8080 персонального комп'ютера, тобто пристрія, що виконує тієї ж функції, що і великий комп'ютер, але розрахованого на одного користувача. На початку 1975 р. з'явився перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер Альтаир-8800 на основі мікропроцесора Intel-8080. Цей комп'ютер продавався за ціною близько 500$. І хоча можливості його були дуже обмежені (оперативна пам'ять 256 байт, клавіатура і монітор були відсутні), його поява було зустрінуто з великим ентузіазмом: у перші ж місяці було продано кілька тисяч комплектів машин. Наприкінці 1975 р. Підлога Аллен і Білл Гейтс (майбутні засновники Microsoft) створили для комп'ютера "Альтаір" інтерпретатор мови Basic, що дозволило пльзователям достаиочно просто спілкуватися з комп'ютером і легко писати для нього програми. Це також сприяло популярності персональних комп'ютерів. Успіх Альтаир-8800 змусив багато фірм зайнятися виробництвом ПК. Вони стали продаватися вже в повній комплектації (із клавіатурою, монітором). Росту обсягу продажів дуже сприяли многочисленныеполезные програми, розроблені для ділових застосувань. З'явилися і комерційно распространяемыепрограммы, наприклад, програма для редагування текстів WordStar (1978) і табличний процесор VisiCalc (1979). Ці й інші програми зробили покупку ПК дуже вигідними для бізнесу: з їх допомогою стало можливо виконувати бухгалтерські розрахунки, складати документи і т.д. Використання великих комп'ютерів дляэтих цілей було занадто дорогим. Наприкінці 70-х м.м. поширення ПК привело до деякого зниження попиту на великі комп'ютери і мини-эвм. Це стурбувало фірму IBM (International Business Machines Corporation) - провідної компанії по виробництву великих комп'ютерів. И в 1981 р. новий комп'ютер IBM PC був офіційно представлений публіці і придбав широку популярність (16-розрядний мікропроцесор Intel-8088, 1Мб пам'яті). Через 1-2 року IBM PC зайняв ведуче місце на ринку, витиснувши моделі 8-бітових комп'ютерів.
Покоління комп'ютерів Перше покоління комп'ютерів
Такі комп'ютери, як ЕНІАК, ЕДСАК, ШЕОМ та ЮНІВАК, являли собою. лише перші моделі ЕОМ. Упродовж десятиріччя після створення ЮНІВАКа було виготовлено та введено в експлуатацію в США близько 5000 комп'ютерів. Гігантські машини на електронних лампах 50-х років склали перше покоління комп'ютерів.
Друге покоління комп'ютерів
Друге покоління комп'ютерів з'явилося на початку 60-х років, коли на зміну електронним лампам прийшли транзистори. Винайдені 1948 р. транзистори, як виявилось, були спроможні виконувати всі ті функції, які до цього часу виконували електронні лампи. Але при цьому вони були значно менші за розмірами та споживали набагато менше електроенергії. До того ж транзистори дешевші, випромінюють менше тепла та більш надійні, ніж електронні лампи. І все ж таки найдивовижнішою властивістю транзистора є те, що він один здатен виконувати функції 40 електронних ламп та ще й з більшою швидкістю, ніж вони. В результаті швидкодія машин другого покоління виросла приблизно в 10 разів порівняно з машинами першого покоління, обсяг їх пам'яті також збільшився. Водночас із процесом заміни електронних ламп транзисторами вдосконалювалися методи зберігання інформації. Магнітну стрічку, що вперше було використано в ЕОМ ЮНІВАК, почали використовувати як для введення, так і для виведення інформації. А в середині 60-х років набуло поширення зберігання інформації на дисках.
Третє покоління комп'ютерів
Поява інтегрованих схем започаткувала новий етап розвитку обчислювальної техніки — народження машин третього покоління. Інтегрована схема, яку також називають кристалом, являє собою мініатюрну електронну схему, витравлену на поверхні кремнієвого кристала площею приблизно 10 мм2. Перші інтегровані схеми (ІС) з'явилися 1964 року. Поява інтегрованих схем означала справжню революцію в обчислювальній техніці. Одна така схема здатна замінити тисячі транзисторів, кожний 3 яких у свою чергу уже замінив 40 електронних ламп. Інакше кажучи, один крихітний, але складний кристал має такі ж самі обчислювальні можливості, як і 30-тонний ЕНІАК!
Четверте покоління комп'ютерів
Четверте покоління — ЕОМ на великих інтегрованих схемах. Розвиток мікроелектроніки дав змогу розміщати на одному кристалі тисячі інтегрованих схем. Так, 1980 р. центральний процесор невеликої ЕОМ вдалося розташувати на кристалі площею 1,6 см2. Почалася епоха мікрокомп'ютерів. Швидкодія сучасної ЕОМ в десятки разів перевищує швидкодію ЕОМ третього покоління на інтегральних схемах, в 100 разів — швидкодію ЕОМ другого покоління на транзисторах та в 10 000 разів швидкодію ЕОМ першого покоління на електронних лампах. Швидкодія ЕОМ третього покоління збільшилася приблизно в 100 разів порівняно з машинами другого покоління, а розміри набагато зменшилися.
П’яте покоління комп'ютерів
Нині створюються та розвиваються ЕОМ п'ятого покоління — ЕОМ на надвеликих інтегрованих схемах. Ці ЕОМ використовують нові рішення у архітектурі комп'ютерної системи та принципи штучного інтелекту.
Деякі країни вже розпочали створення Квантового компютера : https://www.youtube.com/watch?v=lRQyyxyTDY8
Технічні характеристики
До найважливіших технічним характеристикам персонального комп'ютера відносяться: 1. Розрядність - найважливіша характеристика комп'ютера, вимірюється в бітах; вона показує - скільки двійкових розрядів (бітів) інформації обробляється (або передається) за один такт роботи мікропроцесора, а також - скільки двійкових розрядів може бути використано для адресації оперативної пам'яті; комп'ютери можуть бути відповідно 8-у, 16 -, 32 - і 64-розрядними; 2. Тактова частота - скільки елементарних операцій (тактів) виконує мікропроцесор в одну секунду; 3. Ємність оперативної пам'яті, вимірюється в Мбайтах і поставляється у вигляді модулів, що мають 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 і більше Мбайт (розробляються модулі ємністю 1Гбайт); 4. ємність зовнішньої дискової пам'яті, вимірюється в Мбайтах, Гбайт і Тбайт; 5. Тип дисплея і відео карти, які забезпечують виведення графічної інформації в режимах: - VGA - 650 X 480 пікселів, - SVGA - 800 X 600, 1024 X 768, 1240 X 1024 і більше пікселів; 6. Кількість квітів - монохромні (чорно-білі) і кольорові, що забезпечують 16, 256, 16 млн. і більше кольорів; Піксель - це неподільна точка на екрані, яка змінює яскравість і колір (якщо дисплей кольоровий). Чим більше пікселів, тим вища якість зображення на екрані дисплея. Продуктивність комп'ютера, яка вимірюється, в першому наближенні, в тисячах операцій / сек, мільйонах операцій / сек і мільярдах операцій / сек, залежить від використовуваного в комп'ютері мікропроцесора та інших вузлів її визначальних - вінчестера, оперативної пам'яті, об'єму відеопам'яті і т.д. Продуктивність цих вузлів визначається швидкодією, величина якого обернено пропорційна продуктивності і вимірюється в милі-, мікро-і наносекундах, мають розмірність відповідно 1 / 1000, 1 / 1000000 і 1 / 1000000000 сек. Швидкодія - це час відгуку, що припадає на одну операцію. Для вінчестерів воно становить 8-16 і більше мілісекунд, для оперативної пам'яті - 8-70 наносекунд. Продуктивність комп'ютера, таким чином, визначається інтегрованим показником, що включає всі зазначені вище показники складових вузлів, і вимірюється також в одиницях MIPS. Вимоги до методики її визначення обумовлені низкою міжнародних стандартів, які використовуються для тестування на стандартних завданнях, що включають роботу з графікою, відео, комп'ютерними іграми.
Сфера застосування
Застосування комп'ютерів Перші комп'ютери створювалися виключно для обчислень (що відображено в назвах «комп'ютер» і «ЕОМ»). Навіть найпримітивніші комп'ютери в цій галузі у багато разів перевершують людей (якщо не брати до уваги можливості деяких унікальних «людей-лічильників»). Не випадково першою високорівневою мовою програмування був Фортран, призначений виключно для виконання математичних розрахунків.
Іншою сферою застосування комп'ютерів стали бази даних. Перш за все вони були потрібні урядам і банкам, які вимагають вже складніших комп'ютерів з розвиненими системами введення-виведення та зберігання інформації. Для цих цілей був розроблено мову Кобол. Пізніше з'явилися СКБД зі своїми власними мовами програмування.
Третім застосуванням було управління всілякими пристроями. Тут розвиток йшов від вузькоспеціалізованих пристроїв (часто аналогових) до поступового впровадження стандартних комп'ютерних систем, на яких запускаються керуючі програми. Крім того, все більша частина техніки починає включати в себе керуючий комп'ютер.
Комп'ютери розвинулися настільки, що стали головним інформаційним інструментом як в офісі, так і вдома. Тепер майже будь-яка робота з інформацією найчастіше здійснюється через комп'ютер — набір тексту чи перегляд фільмів. Це відноситься як до зберігання інформації, так і до її пересилання каналами зв'язку. Основне застосування сучасних домашніх комп'ютерів — навігація в Інтернеті та ігри.
Сучасні суперкомп'ютери використовуються для комп'ютерного моделювання складних фізичних, біологічних, метеорологічних й інших процесів та вирішення прикладних завдань, таких як, моделювання ядерних реакцій або кліматичних змін. Деякі проекти проводяться за допомогою розподілених обчислень, коли велика кількість відносно слабких комп'ютерів одночасно працює над невеликими частинами загальної задачі, формуючи таким чином дуже потужну комп'ютерну систему.
Найскладнішою і наймалорозвиненішою цариною застосування комп'ютерів є штучний інтелект — застосування комп'ютерів для вирішення таких завдань, де немає чітко визначеного більш-менш простого алгоритму. Приклади таких завдань — ігри, машинний переклад тексту, експертні системи.
Фото, відео-матеріали
1. Материнська (системна) плата (Материнка; Мама).
2. Чіп BIOS (інтегрований в материнську плату).
3. Процесор + кулер (для охолодження).
4. Оперативно-запам'ятовуючий пристрій (ОЗП, Оперативна пам'ять, Пам'ять).
5. Відеокарта (може бути інтегрована в сис. плату або процесор (зазвичай такі плати використовують в ноутбуках)).
6. Блок живлення (БЖ).
Призначення складових комп'ютера
Материнська плата використовується для з’єднання усіх елементів в єдину мережу.
ОЗП — так звана пам'ять з відкритим доступом. Вона використовується для збереження даних програм (машинного коду) під час роботи комп'ютера.
Процесор — це пристрій, який обробляє інформацію (мозок комп'ютера).
Відеокарта відповідає за опрацювання і вивід на монітор графічної інформації.
Мережева плата для з’єднання комп'ютерів між собою (доступу в інтернет).
Звукова карта обробляє і виводить звук на пристрої відтворення (динаміки).
Твердий диск використовується для збереження інформації.
Монітор відображає інформацію та інтерфейс ОС (операційної системи).
Клавіатура — пристрій вводу інформації.
Миша — для зручності використання ОС. Всі сучасні ОС підтримують емуляцію миші.
Динаміки — пристрої для відтворення звуку.
Принтер — пристрій за допомогою якого можна вивести інформацію на зовнішній носій (аркуш паперу).
Сканер — пристрій для зчитування з зовнішнього носія (аркуша паперу, сторінки з книги тощо).
ДБЖ — пристрій, який зберігає енергію (акумулятор).
Блок живлення — пристрій , що забезпечує постачання енергії.
І найбільш цікавим є чіп BIOS (абревіатура від Basic-Input-Output-System) — Базова-Система-Вводу-Виводу. Завдання цього чіпу (а точніше програми яка знаходиться в ньому) — при завантаженні комп’ютера знайти всі пристрої які під’єднані до сис. плати, знайти на твердому диску завантажувач ОС і передати йому інформацію про ці пристрої.
Список використаних джерел
http://ua-referat.com/%D0%A2%D0%B5%D1%85%D0%BD%D1%96%D1%87%D0%BD%D1%96_%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%60%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0 http://programming.in.ua/other-files/hardware/294-structure-and-woring-process-of-computers.html https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%27%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80
Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. — ОЛМА Медиа Групп, ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2006. — С. 896.
Ярмуш О.В., Редько М.М. Інформатика і комп’ютерна техніка. — Київ : Вища освіта, 2006. — С. 359.
Інформатика. Комп’ютерна техніка. Комп’ютерні технології. — Київ : Каравела, 2011. — С. 592.
