Сделай Сам Свою Работу на 5

Краткая историческая справка

  • 1200-е — Ручные вычислительные устройства
  • 1600-е — Механические калькуляторы
  • 1800-е — Перфокарты
  • 1940-е — Лампы
  • 1950-е — Транзисторы
  • 1960-е — Интегральные микросхемы (IC)
  • 1970-е — Микропроцессоры
  • Дальнейшее развитие

Торговля, развившаяся в ранних обществах, вызвала необходимость в бухгалтерской системе, для того чтобы иметь возможность складывать, вычитать и записывать результаты простых вычислений. Так возникли счетные устройства, которые развивались, чтобы облегчить вычислительный процесс. Вначале, люди использовали пальцы, камни и палки для счета. Намного позже появились механические вычислители, но они были медленными и громоздкими. Когда было открыто электричество, электронные компоненты заменили более громоздкие механические части и дали возможность создать вычислительные устройства меньших размеров и более быстрые. Компьютеры продолжают развиваться в направлении ускорения вычислений, увеличивается емкость запоминающих устройств и уменьшаются их размеры, тем самым, поддерживается покупательский спрос на них.

С развитием вычислительных устройств, использование компьютеров вышло за пределы торговли и они интегрировались во многие области наших жизней. Покупки обрабатываются компьютерами. Изделия проектируется, используя компьютеры. Фильмы производятся посредством компьютерного моделирования. Рост компьютерной индустрии, вызван многочисленными компьютерными технологиями, которые применяются в таких областях как, например, торговля, системы связи, в банковском деле и образовании. В следующем разделе обсудим как могут быть использованы компьютерные технологии.

Мы начнем наше обсуждение с того как развивались компьютеры, рассматривая периоды времени, характеризующиеся исследованиями в области применения компьютеров для решения проблем при обработки большого количества данных и проблем большого количества вычислений. Вы посмотрите, как вычислительные методы пришли к тому, что мы имеем сегодня.

 

1200-е — вычислительные устройства с ручным управлением



В этих устройствах для передвижения компонентов устройства использовались руки.

Первым вычислительным устройством такого типа был абак, который использовали в Китае. Он предусматривал передвижение косточек для вычислений. Внизу — рисунок абака.

Каждая из этих косточек представляет число «1»  
Каждая из этих косточек представляет число «10»  
Каждая из этих косточек представляет число «5»  
Каждая из этих косточек представляет число «50»

Рисунок 1. Абак.

1600-е — Механические вычислители

В механических вычислителях использовались колеса, шестерни, и фишки.

1642: Блэз Паскаль изобрел вычислитель, который получил имя Паскалина. Это был первый механический калькулятор. Машина следовала некоторым принципам абака, но в ней для перемещения фишек использовались колеса.

1800-е — перфокарты

Перфокарты используют дырки специального вида для выполнения команд, даваемых машине или для сохранения данных. Идея сохранения данных и программных команд на перфокартах произошла от ткацкого станка Жаккарда (Jacquard). В нем использовались перфокарты как шаблоны с отверстиями для того, чтобы производить большие объемы тканей, сотканных из разнообразных образцов. Каждая перфокарта представляет собой шаблон и она может быть вставлена в станок Жаккарда, чтобы производить ткани из шаблона многократно. Таким же образом, различные программные команды сохранялись на отдельных перфокартах и могли быть загружены в вычислительное устройство многократно. Команды программ и данные сохранялись на перфокартах.

1834 год: Чарльз Бэббидж спроектировал новое вычислительное устройство широкого использования, Аналитическую машину, которая является предком современных компьютеров. Она включала основные компоненты современных компьютеров, такие как ввод, обработка, память и вывод данных.

Ассистент Бэбиджа, Августа Ада Кинг, графиня Ловлейс, дочь английского поэта лорда Байрона, могла создавать последовательности инструкций, записываемые на перфокартах, чтобы говорить машине, что делать. Последовательности инструкций, используемые компьютером, известны как "компьютерные программы". Поэтому Ада Ловлейс первая женщина программист

в честь которой Министерство обороны США назвало язык программирования АДА.

Ниже приведено изображение аналитической машины Беббиджа.

 

 

Рисунок 2. Аналитическая машина

1890 год: Герман Холлерит спроектировал электронное аналитическое устройство считывания с перфокарт, которое позволило американскому Бюро Переписи свести в таблицу переписку 1890 года за шесть месяцев, которые иначе заняли бы более чем 7 лет. Машина Холлерита использовала перфокарты для запоминания данных вместо последовательности инструкций.

1896: Холлерит решил, что деловой мир может извлечь выгоду из электронного аналитического устройства считывания с перфокарт и основал Компанию счётно-аналитических машин, которая позже в 1924 году стала называться IBM.

1940-е — Вакуумные лампы

Вакуумные лампы использовались для управления потоком электронов. Начиная с вакуумных ламп, которые реагировали быстрее, чем механические компоненты, стали возможны более быстрые вычисления. Но лампы потребляли много энергии и быстро перегорали.

Ниже приведен рисунок вакуумных ламп.

Рисунок 3. Вакуумные лампы

1945: Первый прототип компьютера с использованием вакуумных ламп, ENIAC (Электронный Числовой Интегратор и Компьютер) проектировался, чтобы вычислить таблицы траекторий для американской армии во время II Мировой Войны, но был завершен только через три месяца после окончания войны.

Машина была 100 футов длиной и 10 футов высотой и весила 30 тонн. В ней было свыше 18,000 электронных ламп. За первый год перегорело и было заменено 19 000 ламп. ENIAC мог выполнять 5 000 операций в секунду, но эти операции приходилось программировать вручную соединяя кабели и устанавливая 6 000 переключателей.

Первый коммерчески успешный компьютер, UNIVAC был создан компьютерной корпорацией Eckert-Mauchly (позже приобретена Remington Rand). Машина была 14.5 футов длиной, 7.5 футов высотой, и 9 футов шириной. Она могла читать 7,200 символов в секунду и стоила $930 000. Другим важным достижением было изобретение компилятора адмиралом Grace Hopper, который в то время работал в Компьютерной корпорации Eckert-Mauchly. Компилятор позволял записывать команды программ на английском языке, а затем переводил на язык, понятный машине. Это изобретение сделало программирование проще и быстрее.

 

1950-е — Транзисторы

Транзисторы выполняли функции, подобные электронным лампам, но они были меньше, дешевле и надежнее. К тому же, они потребляли меньше энергии. Способность транзисторов заменять электронные лампы была впервые продемонстрирована в AT&T’s Bell Laboratories. Транзисторные компьютеры могли выполнять от 200 000 до 250 000 операций в секунду.

Транзисторы также использовались в других электронных устройствах, как например, радиоприемники. Ниже — рисунок радиоприемника и транзисторов.

Рисунок 4. Транзисторы

1960-е — Интегральные микросхемы

Интегральная схема, иначе называемая "микрочип" или "чип" — тонкий слой кремния с микроскопическими элементами схем, такими как соединения, транзисторы, конденсаторы и резисторы. Была разработана в 1958 году Джеком Килби из Texas Instruments и независимо от него — Робертом Нойсом в Fairchild Semiconductor. Интегральные схемы соответствовали эквиваленту в тысячи электронных ламп или транзисторов, которые упакованы в единственном миниатюрном чипе размером с ноготь, тем самым, сократив размер, вес и энергетические требования для таких устройств как компьютеры. Компьютеры становились тем меньше чем больше компонентов могло поместиться на чипе. Больше информации о чипе IC можете найти на сайте Smithsonian Institute's Jerome and Dorothy Lemelson Center for the Study of Invention and Innovation.

 

1970-е — представление микропроцессора

Микропроцессор объединил компоненты компьютера на микрочипе. Перед тем, как был создан микропроцессор, каждую интегральную схему приходилось производить для конкретной цели, но сейчас микропроцессор производится и затем программируется для различных целей и потребностей. Ниже — рисунок микропроцессора. Заметьте, что миллионы линий вытравлены на области размером с ноготь.

Рисунок 6. Чип микропроцессора

Первый универсальный микропроцессор Intel 4004 был создан в 1971 Тедом Хоффом. Intel 4004 позволял компьютерным системам, основанным на микропроцессорах, быть быстрее, меньше и дешевле, чем предыдущие.


Дальнейшее развитие

Транзисторы все еще продолжают уменьшаться в размерах. Так как транзисторы становятся все меньше, все больше транзисторов может быть размещено на чипе. Это подразумевает большую скорость обработки и большую емкость запоминающих устройств.
В 1965 году Гордон Мур, основатель Intel, одного из самых массовых изготовителей микросхем, высказал идею о том, что существует экспоненциальный рост числа транзисторов на интегральной схеме. Он предсказал, что число транзисторов, которые могут быть помещены на микросхеме, будет удваиваться каждые 12 месяцев, пока не будут достигнуты физические ограничения. Это предположени было названо законом Мура. Сейчас экспоненциальный рост замедлился до удваивания каждые 18 месяцев, однако, темп роста все еще экспоненциальный. На рисунке ниже показано, что число транзисторов на микросхеме растет экспоненциально. Больше о Законе Moore будет рассказано на странице 2.5.1 Закон Мура.

транзисторы
Закон Мура

Рисунок 7. Закон Мура, примененный к процессорам Intel [Moore's Law, The Future — Technology & Research at Intel]

  Год выпуска Число транзисторов
2,250
2,500
5,000
29,000
120,000
386TM processor 275,000
486TM DX processor 1,180,000
Pentium® processor 3,100,000
Pentium II processor 7,500,000
Pentium III processor 24,000,000
Pentium 4 processor 42,000,000
Itanium 2 processor 220,000,000

Table 1 Число транзисторов, использованных в процессорах Intel в разные годы [Intel Research Site]



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.