Відмінності між версіями «Електронно-обчислювальний»

Версія за 19:32, 18 жовтня 2011

1936 р. Англiйський математик А.Тьюрiнг та (незалежно вiд нього) американський математик i логiк Е.Пост (народився в Польщi) висунули i розробили концепцiю абстрактної обчислювальної машини. "Машина Тьюрiнга" - гiпотетичний унiверсальний перетворювач дискретної iнформацiї, теоретична обчислювальна система. Тьюрiнг i Пост показали принципову можливiсть розв'язування автоматами будь-якої проблеми за умови можливостi її алгоритмiзацiї з урахуванням операцiй, що виконують автомати.

Джон фон Нейман один із видатних вчених ХХ століття, який працював в областях математики, фізики, хімії, астрономії, біології, економіки. Сформулював основні принципи будови ЕОМ. Ідея фон Неймана про створення надійної машини із ненадійних елементів стала принципом створення електронних обчислювальних машин і мереж.

Лише через сто років, у 1940-х роках, було створено програмовану обчислювальну машину на основі електромеханічних реле. Але серійно її не випускали, оскільки невдовзі з'явилися електронно-обчислювальні машини (ЕОМ) на основі радіоламп.

Першу ЕОМ «Еніак» було створено у США 1946 року. До групи її розробників входив видатний вчений XX століття Джон фон Нейман, який сформулював основні принципи будови ЕОМ. У той час над проектами ЕОМ працювали також у Великій Британії та СРСР.

Внесок вітчизняних вчених у розвиток ЕОМ

Україна має повне право пишатися вітчизняними вченими, які працювали в галузі обчислювальної техніки. Так, першу ЕОМ у континентальній Європі та СРСР було створено 1951 року в Києві на базі Інституту електротехніки під керівництвом видатного вченого академіка Сергія Олексійовича Лебедева (1902-1974).

Сергій Олексійович Лебедев

У Києві працював також академік Віктор Михайлович Глушков (1923-1983, під керівництвом якого розроблено й створено такі машини, як «Дніпро», «Промінь», «МІР», «Іскра», «Київ», «Рось», «Київ-67», «Київ-70» та ін.

За ініціативи В. М. Глушкова було розпочато спорудження спеціалізованого заводу (пізніше відомого як ВО «Електронмаш»), де здійснювався серійний випуск ЕОМ «Дніпро». Цю машину, яка гідно конкурувала з кращими американськими аналогами, понад десять років використовували у виробництві.

Про більшість розробок за ідеями В. М. Глушкова можна сказати, що вони виконані вперше. Серед них — дистанційне комп'ютерне керування конвертерним цехом металургійного заводу та хімічним виробництвом, оптимальне розкроювання сталевих листів на суднобудівельних верфях, автоматизоване управління цілими промисловими підприємствами. Вікторові Михайловичу належить ідея однократного введення даних в системи обробки інформації. На цій ідеї ґрунтується метод безпаперової технології, завдяки застосуванню якого зникає потреба готувати цілі потоки документів вручну.

Завдяки своєму багатогранному таланту В.М. Глушков отримав блискучі наукові результати світового значення в математиці, кібернетиці, обчислювальній техніці та програмуванні, створив у цих галузях науки власні школи.

За розробку теорії цифрових автоматів, створення багатопроцесорних макроконвеєрних супер-ЕОМ і заснування Інституту кібернетики АН України міжнародна організація IEEE Computer Society 1998 року посмертно нагородила В. М. Глушкова медаллю «Computer Pioneer».

Перші програми для першої ЕОМ, побудованої під керівництвом С. О. Лебедева, розробила вчений-кібернетик Катерина Логвинівна Ющенко (1919-2001), яку називають українською Адою Лавлейс. За сорок років роботи в Інституті кібернетики ім. В. М. Глушкова нею було створено широковідому в Україні та за кордоном наукову школу теоретичного програмування.

Покоління ЕОМ

Електронно-обчислювальна техніка за час своєї короткої історії пройшла великий шлях еволюції. Змінювались її конструкція та елементна база — замість ламп почали використовувати транзистори, а потім мікросхеми. З'являлися нові сфери застосування комп'ютерів, вдосконалювався спо¬сіб їх взаємодії з користувачем. Відповідно до етапів цієї еволюції ЕОМ умовно поділяють на покоління.

Перша на Євразійському континенті електронна обчислювальна машина.

Створена в Інституті електротехніки Академії наук України під керівництвом академіка Сергія Олексійовича Лебедєва. Реалізована на 3500 тріодах і 2500 діодах, займала приміщення 60 м2, споживала з електромережі 25 кВт. У 1952-1953 роках "МЭСМ" була найбільш швидкодіючою (3 тис. операцій у хвилину) і практично єдиною в Європі машиною, що знаходилась у постійній експлуатації.

• Перше покоління (1946—1957). Машини створювалися на основі вакуумних електронних ламп; керувати ними можна було з пульта і за допомогою перфокарт (картонних карток з отворами, що кодували біти даних). Параметри першої такої машини: загальна маса — 30 тонн, кількість електронних ламп — 18 тисяч, споживана потужність — 150 кВт (потужність, якої було достатньо для підтримки роботи невеликого заводу).

Перша мiнi ЕОМ в Українi "УПО-1" (пристрiй первинної обробки даних у вимiрювальних системах). Розроблювачi: Iнститут кiбернетики АН України та Житомирський завод "Измеритель". Керiвник робiт Б.М.Малиновський. Виконавцi: В.С.Каленчук, П.М.Сиваченко, спiвробiтники Житомирського заводу "Измеритель". 1972 р.

Перше покоління (1945 р. – середина 50-х років) – це машини з швидкодією 10 – 20 тис. операцій в секунду (ІВМ, "БЭСМ-1,-2", "Мінськ - 1, -12", М – 20, "Урал – 2, - 4"). Характерні риси ЕОМ першого покоління: громізкість; велике споживання енергії; низька швидкодія; елементна база – електронні лампи; розділення пам’яті машини на швидкодіючу оперативну обмеженого обсягу на магнітних осередях та повільнодіючу неоперативну значно більшого обсягу на магнітних барабанах; уведення даних із перфострічок та перфокарт.

Перший комп’ютер був завдовжки з чотири автобуса і звався «Колосс». Його збудовано в Англії й почав роботу він у 1943 році. У той час про нього знали дуже мало людей, бо одне з його найперших завдань полягало у розшифруванні секретних кодів під час війни.

Першим кроком до зменшення розмірів ЕОМ став винахід транзисторів – мініатюрних пристроїв, що замінили електронні лампи. Транзистори виготовлялися кожен окремо, і, збираючи, їх треба було об`єднати і запаяти. У 1958 році Джек Кілбі придумав, як на одній пластині напівпровідника отримати декілька транзисторів. У 1959 році Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Інтел) винайшов більш досконалий метод, який дозволяв не тільки розмістити на одній пластині потрібні транзистори, але й відповідно їх об`єднати. Ці електронні схеми отримали назву інтегральних схем, або чіпів.

• Друге покоління (1958—1963). Ці обчислювальні машини з'явилися у 1960-х роках (рис. 3.4). їх елементи було побудовано на основі напівпровідникових транзисторів. Дані та програми у машини вводили за допомогою перфокарт і перфострічок (паперових стрічрк з отворами).

• Третє покоління (1964—1970). Електронно-обчислювальні машини цього покоління виготовляли з використанням інтегральних мікросхем. Це пристрої, що складаються з десятків або тисяч електронних елементів, розміщених на маленькій (1x1 см) пластині. Керували роботою таких машин за допомогою алфавітно-цифрових терміналів. Дані та програми вводили з термінала або з використанням перфокарт і перфострічок.

Комп’ютери третього покоління (середина 60-х – початок 70-х років ХХ століття) працювали зі швидкодією в декілька мільйонів операцій за секунду. Це досягалося застосуванням у них інтегральних схем. У складі цих ЕОМ з’явилися пристрої (вони отримали назву каналів), які забезпечували обмін даними між оперативною пам’яттю та іншими блоками ЕОМ. Представниками цих ЕОМ були комп’ютери типу ІВМ – 360 та ЄС "Ряд – 1".

• Четверте покоління (з 1971). Машини створюються на основі великих інтегральних схем (щільність електронних елементів — десятки тисяч на кубічний сантиметр). Зв'язок із користувачем здійснюється за допомогою кольорового графічного монітора. Найяскравіші представники цього покоління ЕОМ — персональні комп'ютери (ПК). Один із перших серійних ПК було створено 1981 року в компанії IBM. Він отримав назву IBM PC

(рис. 3.5).

У 1970 році фірма Інтел почала продавати інтегральні схеми пам`яті. У цьому ж році була сконструйована інтегральна схема, аналогічна за своїми функціями центральному процесорові великої ЕОМ, яку назвали мікропроцесором. Перший комп’ютер ІВМ РС був запропонований користувачам у 1981 році. Він вигідно відрізнявся від усіх попередників тим, що будувався за принципом відкритої архітектури. Тобто фірма зробила його не єдиною системою, як раніше, а забезпечила можливість його збирання аналогічно до дитячого конструктора. Одначе, саме це досягнення й не дало можливості фірмі ІВМ користуватися результатами власного успіху. Фірма ІВМ розраховувала, що відкритість архітектури дозволить незалежним виробникам розробляти різні додаткові пристрої, завдяки чому зросте популярність комп`ютера. Але відразу ж з’явилося багато виробників більш дешевших комплектуючих, повністю аналогічних тим, які застосовувалися в комп’ютері IBM PC. Найбільше виграли користувачі, отримавши можливість збирати комп’ютер на свій розсуд, не обмежуючись досягненнями будь-якої однієї фірми.

Тоді компанія IBM не надавала великого значення персональним комп'ютерам, а відтак використала в IBM PC багато «чужих» елементів (зокрема, процесор фірми Intel) і не запатентувала низку власних технологій та компонентів. Це дало змогу іншим фірмам, застосовуючи опубліковані специфікації, створювати клони, які називають IBM PC-сумісними комп'ютерами. В ЕОМ четвертого покоління (70-і – початок 80-х років ХХ століття) за рахунок використання великих інтегральних схем швидкодія досягла десятків мільйонів операцій за секунду. Ці ЕОМ мали в своєму складі декілька центральних процесорів, а це забезпечувало одночасне розв'язання декількох завдань (власне, такі ЕОМ уже належали до обчислювальних систем). Представниками цих ЕОМ були комп`ютери типу ІВМ-370 та ЄС "Ряд – 2, - 3".

• П'яте покоління (зараз та в майбутньому). ЕОМ цього покоління створено на основі надвеликих інтегральних схем, які характеризуються величезною щільністю розміщення елементів на кристалі. Наразі ми перебуваємо на порозі революції в комп'ютерній техніці, яку спричинила поява нових, квантових, комп'ютерів. Вони базуються на зовсім інших фізичних засадах, ніж усі сучасні комп'ютери, і дають змогу за лічені хвилини розв'язати задачі, які за допомогою сучасної обчислювальної техніки потрібно було б розв'язувати мільйони років. Теоретичну модель квантового комп'ютера було запропоновано в середині 1990-х років, а у 2008 році розроблено перший діючий зразок квантового процесора.