Развитие вычислительных систем и техники
Совокупность устройств, предназначенных для автоматического или автоматизированного накопления, обработки и хранения данных, называют вычислительной техникой.
Автоматические вычисления не всегда производились как в настоящее время электронными устройствами. История развития средств вычислительной техники включает и механические устройства для расчетов.
Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения было создано на основе механических часов. В 1623 г. его разработал В. Шикард, профессор университета Тьюбингена (Германия).
В 1642 г. французский механик Б. Паскаль разработал суммирующее устройство, которое было первым в мире механическим калькулятором.
В 1673 г. немецкий математик и философ Г. Лейбниц создал калькулятор, выполняющий операции умножения и деления.
Долгое время принцип механического управления математическими операциями не изменялся. Только в начале XX века были изобретены электронные устройства, которые дали новый толчок к развитию вычислительной техники:
· 1904 г. – Дж. Флеминг изобрел диод;
· 1906 г. – Л. Форест разработал триод;
· 1918 г. – М. Бонч-Бруевич создал триггер.
Этапы развития ВТ приведены на рисунке .
Рисунок – Этапы развития ВТ
Первый электронный компьютер Colossus был создан М Ньюменом и Т. Флауерсом (Великобритания) в 1943 г. и содержал более 1500 электронных ламп. Компьютеры этого этапа развития вычислительной техники можно считать компьютерами первого поколения (большие ЭВМ).
В 1949 г. разработан первый компьютер, сохраняющий программу в своей памяти и использующий для вывода информации дисплей.
Двумя годами раньше – в 1947 г. сотрудниками лаборатории Bell Дж. Бардином и У. Браттейном разработан транзистор, который стимулировал развитие в 1950-1964 гг. электронных компьютеров – компьютеров второго поколения (мини-ЭВМ).
Созданием первого 4-разрядного микропроцессора Intel-4004 ознаменован 1971 г. Микропроцессор представлял собой множество транзисторов на кремниевом кристалле, скорость его работы составляла 60 тысяч операций в секунду. Компьютеры на основе микропроцессоров – это третье поколение (микро-ЭВМ).
В 1974 г. усилиями С. Возняка и С. Джобса появляется первый компьютер серии Apple. Первый прототип персонального компьютера, оснащенный 8-разрядным процессором Intel-8080, поступил в продажу в 1975 г.
В связи с необходимостью использования компьютеров для специализированных вычислений в 1981 г. фирма Intel представляет первый сопроцессор – математический процессор для операций над числами с плавающей запятой.
Дальнейшее развитие вычислительных систем включает следующие даты:
· 1983 г. – фирма IBM представляет компьютер IBM PC XT с процессором 8088 и сопроцессором, жестким диском, дисководом для гибких дисков и 256 килобайтами оперативной памяти;
· 1984 г. – появление на рынке компьютера IBM PC АT на основе процессора 80286 с рабочей частотой 6-8 МГц и адресуемой (оперативной) памятью 1 Мбайт;
· 1993 г. компьютеры нового (четвертого) поколения – 32-разрядный Pentium с быстродействием от 110 млн операций в секунду;
·
Классификация компьютеров по областями применения (рисунок ).
Рисунок – Классификация ЭВМ
Супер и большие электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Это самые мощные компьютеры, применяемые в НИИ и крупных предприятиях или отраслях. Компьютеры этого класса получили название мэйнфреймов (mainframe). На базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры.
Мини-ЭВМ – компьютеры, которые отличаются от машин предыдущей группы уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, которые сочетают учебную и научную деятельность.
Микро-ЭВМ обладают невысокой по сравнению с компьютерами предыдущих классов производительностью и используются для выполнения операций, в которых нецелесообразно использовать суперкомпьютеры. Например, компьютеры этого класса решают задачи по предварительной подготовке данных.
Персональные компьютеры (ПК) – категория компьютеров, бурно развивающаяся в течение последних тридцати лет.
По способу организации вычислительного процесса ЭВМ подразделяют:
- однопроцессорные;
- многопроцессорные.
По уровню специализации ЭВМ подразделяют:
- универсальные – для решения инженерно-технических задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом данных;
- проблемно-ориентированные – для решения задач, связанных с регистрацией, накоплением и обработкой небольшого объема данных;
- специализированные – для решения узкого круга задач, например, для реализации функций управления техническими устройствами.
Классификация персональных компьютеров (международный сертификационный стандарт –РС-99)
- массовые ПК – стандартный набор аппаратных средств;
- деловые ПК – минимальный набор средств для воспроизведения графики и звука;
- портативные ПК – наличие средств коммуникации отдаленного доступа;
- рабочие станции – повышенные требования к объемам памяти устройств хранения данных;
- развлекательные ПК – ориентированные на высококачественное воспроизведение графики и звука.
Классификация персональных компьютеров по конструктивным особенностям:
- стационарные;
- переносимые:
Портативные;
Блокнотные;
Карманные– интеллектуальные записные книжки.
Классификация персональных компьютеров по аппаратной совместимости:
- IBM PC совместимые;
- Apple Macintosh.