4.2. История развития технических средств в XX веке
В XX в. техническое развитие значительно ускорило темпы, что отразилось на быстром развитии средств вычислительной техники. Ниже представлена хронология изобретений, наиболее значимых с позиций аппаратной части ЭВМ.
1904 г. – изобретен ламповый диод.
1906 г. – ламповый триод.
1918 г. – электронное реле-триггер русским учёным Бонч-Бруевичем.
1927 г. – в Массачусетском Технологическом Институте (MIT) Вэниваром Бушем был разработан механический аналоговый компьютер.
1941 г. – Конрад Цузе создаёт первую вычислительную машину Z3, обладающую всеми свойствами современного компьютера.
1943 г. – успешные испытания прошла первая американская вычислительная машина MARK I, предназначенная для выполнения сложных баллистических расчётов американского ВМФ.
1946 г. – в США была создана 1-я ЭВМ “ЭНИАК: занимала площадь в 135 кв.м., имела массу 30 тонн и потребляла 150 кВт мощности. Часто выходила из строя – поиск неисправностей отнимал порой несколько дней.
1948 г. – первый точечный транзистор.
1950 г. – в СССР была создана первая электронная вычислительная машина в Киеве группой Лебедева.
1958 г. – Джон Килби изобрел интегральную микросхему.
1961 г. – начинается выпуск первых схем для ЭВМ.
1971 г. – создание фирмой Intel единой интегральной схемы для выполнения арифметических и логических операций – процессор.
1976 г. – Стефан Возняк и Стив Джобс создали первый маленький ПК.
Позднее Джобс основал фирму "Apple Computer", которая наладила массовое производство персональных компьютеров (ПК). Идея оказалась крайне прибыльной. В результате в 1981 году первый 16 разрядный ПК выпускает фирма IBM – IBM PC (16-разрядный процессор и ПО фирмы Microsoft – операционная система MS-DOS).
а |
б |
в |
г |
Рис. 4.2. Вычислительные машины I-IV поколений (а – МЭСМ Лебедева (I), б – БЭСМ-6 (II), в – СМ ЭВМ(III), г – MacBook (IV)) |
|
4.3. Классификация по виду элементарной базы
Каждое поколение ЭВМ характеризуется временем возникновения и элементарной базой.
4.3.1. Первое поколение эвм
Первые шаги по созданию электронных вычислительных машин были предприняты в конце второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В период с 1945 по 1951 гг. выпускались только штучные компьютеры, на которых проверяли принципы организации и функционирования ЭВМ. При организации ЭВМ используются принципы, предложенные Д. Нейманом (John Von Neumann):
принцип хранимой информации – машина имеет память, где хранит программу, данные и результаты промежуточных вычислений;
адресный принцип – в команде указываются не сами числа, над которыми надо выполнять операции, а адреса ячеек, где эти числа находятся;
автоматизм – после ввода программы и данных машина работает автоматически;
переадресация – адреса ячеек памяти, указанные в команде, можно вычислять и преобразовывать как числа.
В 1951 г. выполняется переход на серийное производство ЭВМ: первой серийно выпускавшейся ЭВМ 1-го поколения стал компьютер UNIVAC. Одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не регулярное использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. За пультом мог находиться только один пользователь. Программа загружалась в память машины в лучшем случае с колоды перфокарт, а обычно с помощью панели переключателей. Вычислительная система выполняла одновременно только одну операцию (ввод-вывод, собственно вычисления). Отладка программ велась с пульта управления с помощью изучения состояния памяти и регистров машины. В конце этого периода появляется первое системное программное обеспечение: в 1951-52 гг. возникают прообразы первых компиляторов с символических языков (Fortran и др.), а в 1954 г. Nat Rochester разрабатывает ассемблер для IBM-701. В США разрабатывают «EDVAC», в России – БЭМС (Большая электронная счетная машина), затем в 1953 г. – «Стрела». Для “БЭСМ-2”, быстродействие АЛУ составляло порядка 104 оп/с. В Пензе серийно выпускали ЭВМ «Урал»4.