|
Інформатизація суспільства.
Потреба в автоматизації обробки даних, в тому числі обчислень, виникла дуже давно. З розвитком цивілізації з'являлися нові напрямки діяльності людини, пов'язані з обробкою великих обсягів інформації.
Перші комп'ютери використовувалися в основному в військово-промисловому комплексі, але з часом область їх застосування поступово розширювалася і тепер в кожному третьому будинку є комп'ютер. Сучасна людина вже не може існувати без обчислювальної техніки: комп'ютери управляють виробництвом і розподілом електроенергії, виробляють розрахунки в банках, забезпечують безпечний рух залізничного та повітряного транспорту, складають прогнози погоди.
Історія розвитку обчислювальної техніки.
Ще 1500 років тому для полегшення обчислень стали використовувати рахунки. У 1642 р Блез Паскаль винайшов пристрій, механічно виконує складання чисел, а в 1694 р Готфрід Лейбніц сконструював арифмометр, що дозволяє механічно виробляти чотири арифметичних дії.
Перша рахункова машина, що використовує електричне реле, була сконструйована в 1888 році американець німецького походження Германом Холлеритом і вже в 1890 р застосовувалася при перепису населення. В якості носія інформації застосовувалися перфокарти. Вони були настільки вдалими, що без змін проіснувала до наших днів.
Першою електронною обчислювальною машиною прийнято вважати машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - електронний цифровий інтегратор і обчислювач), розроблену під керівництвом Джона Моучлі і Джона Екера в Пенсильванському університеті в США. ENIAC містив 17000 електронних ламп, 7200 кристалічних діодів, 4100 магнітних елементів і займав площу в 300 кв. метром. Він в 1000 разів перевершував по швидкодії релейні обчислювальні машини і був побудований в 1945 р
Першою вітчизняної ЕОМ була МЕСМ (мала електронна рахункова машина), випущена в 1951 році під керівництвом Сергія Олександровича Лебедєва. Її номінальна швидкодія-50 операцій в секунду.
Комп'ютери 40-х і 50-х років були доступні тільки великим компаніям і установам, так як вони коштували дуже дорого і займали кілька великих залів. Перший крок до зменшення розмірів і ціни комп'ютерів стало можливим з винаходом в 1948 р транзисторів. Через 10 років, в 1958 р Джек Кілбі придумав, як на одній пластині напівпровідника отримати кілька транзисторів. У 1959 р Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов більш досконалий метод, що дозволив створити на одній платівці і транзистори, і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані електронні схеми стали називатися інтегральними схемами, або чіпами. У 1968 р фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а в 1970 р фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті.
У 1971 р був зроблений ще один важливий крок на шляху до персонального комп'ютера-фірма Intel випустила інтегральну схему, аналогічну за своїми функціями процесору великий ЕОМ. Так з'явився перший мікропроцесор Intel-4004. Уже через рік був випущений процесор Intel-8008, який працював в два рази швидше свого попередника.
Спочатку ці мікропроцесори використовувалися тільки електронники-аматорами і в різних спеціалізованих пристроях. Перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер Altair був зроблений на базі процесора Intel-8080, випущеного в 1974 р Розробник Altair-крихітна компанія MIPS з Альбукерка (шт. Нью-Мексико) -продавала машину у вигляді комплекту деталей за 397 дол., А повністю зібраної -за 498 дол. У комп'ютера була пам'ять об'ємом 256 байт, клавіатура і дисплей були відсутні. Можна було тільки клацати перемикачами і дивитися, як блимають лампочки. Незабаром у Altair з'явилися і дисплей, і клавіатура, і додаткова оперативна пам'ять, і пристрій довготривалого зберігання інформації (спочатку на паперовій стрічці, а потім на гнучких дисках).
А в 1976 р був випущений перший комп'ютер фірми Apple, який представляв собою дерев'яний ящик з електронними компонентами. Якщо порівняти його з випускається зараз iMac, то стає зрозумілим, що з часом змінювалася як продуктивність, але і поліпшувався дизайн ПК.
Незабаром до виробництва ПК приєдналася і фірма IBM. У 1981 р вона випустила перший комп'ютер IBM PC. Завдяки принципу відкритої архітектури цей комп'ютер можна було самостійно модернізувати і додавати в нього додаткові пристрої, розроблені незалежними виробниками. За якихось півроку IBM продала 50 тис. Машин, а через два роки обігнала Apple за обсягом продажів.
Продуктивність сучасних ПК більше, ніж у суперкомп'ютерів, зроблених десять років тому. Тому через кілька років звичайні персоналки працюватимуть зі швидкістю, якою володіють сучасні суперЕОМ. До речі, в грудні 1999 р найшвидшим був комп'ютер SGI ASCI Blue Mountain. За результатами тестів Linpack parallel його швидкодію дорівнювало 1,6 TFLOPS (трильйонів операцій з плаваючою крапкою в секунду).
Ідеї Беббіджа.
З усіх винахідників минулих століть, які зробили внесок у розвиток обчислювальної техніки, найближче до створення комп'ютера в сучасному поданні підійшов англієць Чарльз Беббідж.
Бажання механізувати обчислення виникло у Беббіджа в зв'язку з невдоволенням, яке він відчував, стикаючись з помилками в математичних таблицях, які використовуються в самих різних областях.
У 1822 р Беббідж побудував пробну модель обчислювального пристрою, назвавши її "різницевої машиною": робота моделі ґрунтувалася на принципі, відомому в математиці як "метод кінцевих різниць". Даний метод дозволяє обчислювати значення многочленів, вживаючи тільки операцію додавання і не виконувати множення і ділення, які значно важче піддаються автоматизації. При цьому передбачалося застосування десяткової системи числення (а не двійковій, як в сучасних комп'ютерах).
Однак "Разностная машина" мала досить обмежені можливості. Репутація Беббіджа як першовідкривача в області автоматичних обчислень завойована в основному завдяки іншому, досконалішого пристрою-Аналітичної машині (до ідеї створення якої він прийшов в 1834 р), що має дивно багато спільного з сучасними комп'ютерами.
Передбачалося, що це буде обчислювальна машина для вирішення широкого кола завдань, здатна виконувати основні операції: додавання, віднімання, множення, ділення. Передбачалося наявність в машині "складу" і "млини" (в сучасних комп'ютерах їм відповідають пам'ять і процесор). Причому планувалося, що працювати вона буде за програмою, що задається за допомогою перфокарт, а результати можна буде видавати на друк (і навіть представляти їх в графічному вигляді) або на перфокарти. Але Беббідж не зміг довести до кінця роботу зі створення Аналітичної машини-вона виявилася занадто складною для техніки того часу.
Машини Фон-Неймановская типу.
В основу побудови переважної більшості ЕОМ покладені наступні загальні принципи, сформульовані в 1945 році американським вченим угорського походження ДЖОНОМ фон Нейманом.
Перш за все, комп'ютер повинен мати наступні пристрої:
* Арифметическо-логічний пристрій, що виконують арифметичні і логічні операції;
* Пристрій управління, яке організовує процес виконання програм;
* Оперативна пам'ять, або пам'ять для зберігання програм і даних;
* Зовнішні пристрої для введення-виведення інформації.
В основі роботи комп'ютера лежать наступні принципи:
* Принцип двійкового кодування. Згідно з цим принципом, вся інформація, яка надходить в ЕОМ, кодується за допомогою двійкових сигналів.
* Принцип програмного управління. З нього випливає, що програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним в певній послідовності.
* Принцип однорідності пам'яті. Програми та дані зберігаються в одній і тій же пам'яті. Тому ЕОМ не розрізняє, що зберігається в даній комірці пам'яті - число, текст або команда. Над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними.
* Принцип адресності. Структурно основна пам'ять складається з пронумерованих осередків; процесору в довільний момент часу доступна будь-яка осередок.
Машини, побудовані на цих принципах, називаються Фон-Неймановская.
Список літератури
1. В. Е. Фігурне «IBM PC для користувачів» - М .: ИНФРА-М, 1996..
2. М. Д. Аксьонова «Енциклопедія для дітей. Математика »- М .: Аванта +, 1998..
3. А. П. Савін «Енциклопедичний словник юного математика» - М .: Педагогіка, 1985.
4. Музей Intel: http://www.intel.ru/museum.
|