Как только человек открыл для себя понятие "количество", он сразу же принялся подбирать инструменты, оптимизирующие и облегчающие счёт. Сегодня сверхмощные компьютеры, основываясь на принципах математических вычислений, обрабатывают, хранят и передают информацию - важнейший ресурс и двигатель прогресса человечества. Нетрудно составить представление о том, как происходило развитие вычислительной техники, кратко рассмотрев основные этапы этого процесса.
Основные этапы развития вычислительной техники
Самая популярная классификация предлагает выделить основные этапы развития вычислительной техники по хронологическому принципу:
- Ручной этап. Он начался на заре человеческой эпохи и продолжался до середины XVII столетия. В этот период возникли основы счёта. Позднее, с формированием позиционных систем счисления, появились приспособления (счёты, абак, позднее - логарифмическая линейка), делающие возможными вычисления по разрядам.
- Механический этап. Начался в середине XVII и длился почти до конца XIX столетия. Уровень развития науки в этот период сделал возможным создание механических устройств, выполняющих основные арифметические действия и автоматически запоминающих старшие разряды.
- Электромеханический этап - самый короткий из всех, какие объединяет история развития вычислительной техники. Он длился всего около 60 лет. Это промежуток между изобретением в 1887 году первого табулятора до 1946 года, когда возникла самая первая ЭВМ (ENIAC). Новые машины, действие которых основывалось на электроприводе и электрическом реле, позволяли производить вычисления со значительно большей скоростью и точностью, однако процессом счёта по-прежнему должен был управлять человек.
- Электронный этап начался во второй половине прошлого столетия и продолжается в наши дни. Это история шести поколений электронно-вычислительных машин - от самых первых гигантских агрегатов, в основе которых лежали электронные лампы, и до сверхмощных современных суперкомпьютеров с огромным числом параллельно работающих процессоров, способных одновременно выполнить множество команд.
Этапы развития вычислительной техники разделены по хронологическому принципу достаточно условно. В то время, когда использовались одни типы ЭВМ, активно создавались предпосылки для появления следующих.
Самые первые приспособления для счёта
Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, - десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков.
С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления (десятичная - в Индии, шестидесятиричная - в Вавилоне).
Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.
В Китае в IV столетии нашей эры появились семикосточковые счёты - суанпан (суаньпань). На прямоугольную деревянную раму натягивались проволочки или верёвки - от девяти и более. Ещё одна проволочка (верёвка), натянутая перпендикулярно остальным, разделяла суанпан на две неравные части. В большем отделении, именуемом "землёй", на проволочки было нанизано по пять косточек, в меньшем - "небе" - их было по две. Каждая из проволочек соответствовала десятичному разряду.
Традиционные счёты соробан стали популярными в Японии с XVI века, попав туда из Китая. В это же время счёты появились и в России.
В XVII столетии на основании логарифмов, открытых шотландским математиком Джоном Непером, англичанин Эдмонд Гантер изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции.
Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.
Первые механические счётные устройства
В 1623 году немецким учёным Вильгельмом Шиккардом был создан первый механический "калькулятор", который он назвал считающими часами. Механизм этого прибора напоминал обычный часовой, состоящий из шестерёнок и звёздочек. Однако известно об этом изобретении стало только в середине прошлого столетия.
Качественным скачком в области технологии вычислительной техники стало изобретение суммирующей машины "Паскалины" в 1642 году. Её создатель, французский математик Блез Паскаль, начал работу над этим устройством, когда ему не было и 20 лет. "Паскалина" представляла собой механический прибор в виде ящичка с большим количеством взаимосвязанных шестерёнок. Числа, которые требовалось сложить, вводились в машину поворотами специальных колёсиков.
В 1673 году саксонский математик и философ Готфрид фон Лейбниц изобрёл машину, выполнявшую четыре основных математических действия и умевшую извлекать квадратный корень. Принцип её работы был основан на двоичной системе счисления, специально придуманной учёным.
В 1818 году француз Шарль (Карл) Ксавье Тома де Кольмар, взяв за основу идеи Лейбница, изобрёл арифмометр, умеющий умножать и делить. А ещё спустя два года англичанин Чарльз Бэббидж приступил к конструированию машины, которая способна была бы производить вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Этот проект так и остался неоконченным, однако в 1830 году его автор разработал другой - аналитическую машину для выполнения точных научных и технических расчётов. Управлять машиной предполагалось программным путём, а для ввода и вывода информации должны были использоваться перфорированные карты с разным расположением отверстий. Проект Бэббиджа предугадал развитие электронно-вычислительной техники и задачи, которые смогут быть решены с её помощью.
Примечательно, что слава первого в мире программиста принадлежит женщине - леди Аде Лавлейс (в девичестве Байрон). Именно она создала первые программы для вычислительной машины Бэббиджа. Её именем впоследствии был назван один из компьютерных языков.
Разработка первых аналогов компьютера
В 1887 году история развития вычислительной техники вышла на новый этап. Американскому инженеру Герману Голлериту (Холлериту) удалось сконструировать первую электромеханическую вычислительную машину - табулятор. В её механизме имелось реле, а также счётчики и особый сортировочный ящик. Прибор считывал и сортировал статистические записи, сделанные на перфокартах. В дальнейшем компания, основанная Голлеритом, стала костяком всемирно известного компьютерного гиганта IBM.
В 1930 году американец Ванновар Буш создал дифференциальный анализатор. В действие его приводило электричество, а для хранения данных использовались электронные лампы. Эта машина способна была быстро находить решения сложных математических задач.
Ещё через шесть лет английским учёным Аланом Тьюрингом была разработана концепция машины, ставшая теоретической основой для нынешних компьютеров. Она обладала всеми главными свойствами современного средства вычислительной техники: могла пошагово выполнять операции, которые были запрограммированы во внутренней памяти.
Спустя год после этого Джордж Стибиц, учёный из США, изобрёл первое в стране электромеханическое устройство, способное выполнять двоичное сложение. Его действия основывались на булевой алгебре - математической логике, созданной в середине XIX века Джорджем Булем: использовании логических операторов И, ИЛИ и НЕ. Позднее двоичный сумматор станет неотъемлемой частью цифровой ЭВМ.
В 1938 году сотрудник университета в Массачусетсе Клод Шеннон изложил принципы логического устройства вычислительной машины, применяющей электрические схемы для решения задач булевой алгебры.
Начало компьютерной эры
Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров.
Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе - немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой.
Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе - Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название "Планкалкюль".
В 1942 году американские исследователи Джон Атанасов (Атанасофф) и Клиффорд Берри создали вычислительное устройство, работавшее на вакуумных трубках. Машина также использовла двоичный код, могла выполнять ряд логических операций.
В 1943 году в английской правительственной лаборатории, в обстановке секретности, была построена первая ЭВМ, получившая название "Колосс". В ней вместо электромеханических реле использовалось 2 тыс. электронных ламп для хранения и обработки информации. Она предназначалась для взлома и расшифровки кода секретных сообщений, передаваемых немецкой шифровальной машиной "Энигма", которая широко применялась вермахтом. Существование этого аппарата ещё долгое время держалось в строжайшей тайне. После окончания войны приказ о его уничтожении был подписан лично Уинстоном Черчиллем.
Разработка архитектуры
В 1945 году американским математиком венгерско-немецкого происхождения Джоном (Яношем Лайошем) фон Нейманом был создан прообраз архитектуры современных компьютеров. Он предложил записывать программу в виде кода непосредственно в память машины, подразумевая совместное хранение в памяти компьютера программ и данных.
Архитектура фон Неймана легла в основу создаваемого в то время в Соединённых Штатах первого универсального электронного компьютера - ENIAC. Этот гигант весил около 30 тонн и располагался на 170 квадратных метрах площади. В работе машины были задействованы 18 тыс. ламп. Этот компьютер мог произвести 300 операций умножения или 5 тыс. сложения за одну секунду.
Первая в Европе универсальная программируемая ЭВМ была создана в 1950 году в Советском Союзе (Украина). Группа киевских учёных, возглавляемая Сергеем Алексеевичем Лебедевым, сконструировала малую электронную счётную машину (МЭСМ). Её быстродействие составляло 50 операций в секунду, она содержала около 6 тыс. электровакуумных ламп.
В 1952 году отечественная вычислительная техника пополнилась БЭСМ - большой электронной счётной машиной, также разработанной под руководством Лебедева. Эта ЭВМ, выполнявшая в секунду до 10 тыс. операций, была на тот момент самой быстродействующей в Европе. Ввод информации в память машины происходил при помощи перфоленты, выводились данные посредством фотопечати.
В этот же период в СССР выпускалась серия больших ЭВМ под общим названием "Стрела" (автор разработки - Юрий Яковлевич Базилевский). С 1954 года в Пензе началось серийное производство универсальной ЭВМ "Урал" под руководством Башира Рамеева. Последние модели были аппаратно и программно совместимы друг с другом, имелся широкий выбор периферических устройств, позволяющий собирать машины различной комплектации.
Транзисторы. Выпуск первых серийных компьютеров
Однако лампы очень быстро выходили из строя, весьма затрудняя работу с машиной. Транзистор, изобретённый в 1947 году, сумел решить эту проблему. Используя электрические свойства полупроводников, он выполнял те же задачи, что и электронные лампы, однако занимал значительно меньший объём и расходовал не так много энергии. Наряду с появлением ферритовых сердечников для организации памяти компьютеров, использование транзисторов дало возможность заметно уменьшить размеры машин, сделать их ещё надёжнее и быстрее.
В 1954 году американская фирма "Техас Инструментс" начала серийно производить транзисторы, а два года спустя в Массачусетсе появился первый построенный на транзисторах компьютер второго поколения - ТХ-О.
В середине прошлого столетия значительная часть государственных организаций и крупных компаний использовала компьютеры для научных, финансовых, инженерных расчётов, работы с большими массивами данных. Постепенно ЭВМ приобретали знакомые нам сегодня черты. В этот период появились графопостроители, принтеры, носители информации на магнитных дисках и ленте.
Активное использование вычислительной техники привело к расширению областей её применения и потребовало создания новых программных технологий. Появились языки программирования высокого уровня, позволяющие переносить программы с одной машины на другую и упрощающие процесс написания кода ("Фортран", "Кобол" и другие). Появились особые программы-трансляторы, преобразовывающие код с этих языков в команды, прямо воспринимаемые машиной.
Появление интегральных микросхем
В 1958-1960 годах, благодаря инженерам из Соединённых Штатов Роберту Нойсу и Джеку Килби, мир узнал о существовании интегральных микросхем. На основе из кремниевого или германиевого кристалла монтировались миниатюрные транзисторы и другие компоненты, порой до сотни и тысячи. Микросхемы размером чуть более сантиметра работали гораздо быстрее, чем транзисторы, и потребляли намного меньше энергии. С их появлением история развития вычислительной техники связывает возникновение третьего поколения ЭВМ.
В 1964 году фирмой IBM был выпущен первый компьютер семейства SYSTEM 360, в основу которого легли интегральные микросхемы. С этого времени можно вести отсчёт массового выпуска ЭВМ. Всего было произведено более 20 тыс. экземпляров данного компьютера.
В 1972 году в СССР была разработана ЕС (единая серия) ЭВМ. Это были стандартизированные комплексы для работы вычислительных центров, имевшие общую систему команд. За основу была взята американская система IBM 360.
В следующем году компания DEC выпустила мини-компьютер PDP-8, ставший первым коммерческим проектом в этой области. Относительно низкая стоимость мини-компьютеров дала возможность использовать их и небольшим организациям.
В этот же период постоянно совершенствовалось программное обеспечение. Разрабатывались операционные системы, ориентированные на то, чтобы поддерживать максимальное количество внешних устройств, появлялись новые программы. В 1964 году разработали Бейсик - язык, предназначенный специально для подготовки начинающих программистов. Через пять лет после этого возник Паскаль, оказавшийся очень удобным для решения множества прикладных задач.
Персональные компьютеры
После 1970 года начался выпуск четвёртого поколения ЭВМ. Развитие вычислительной техники в это время характеризуется внедрением в производство компьютеров больших интегральных схем. Такие машины теперь могли совершать за одну секунду тысячи миллионов вычислительных операций, а ёмкость их ОЗУ увеличилась до 500 миллионов двоичных разрядов. Существенное снижение себестоимости микрокомпьютеров привело к тому, что возможность их купить постепенно появилась у обычного человека.
Одним из первых производителей персональных компьютеров стала компания Apple. Создавшие её Стив Джобс и Стив Возняк сконструировали первую модель ПК в 1976 году, дав ей название Apple I. Стоимость его составила всего 500 долларов. Через год была представлена следующая модель этой компании - Apple II.
Компьютер этого времени впервые стал похожим на бытовой прибор: помимо компактного размера, он имел изящный дизайн и интерфейс, удобный для пользователя. Распространение персональных компьютеров в конце 1970 годов привело к тому, что спрос на большие ЭВМ заметно упал. Этот факт всерьёз обеспокоил их производителя - компанию IBM, и в 1979 году она выпустила на рынок свой первый ПК.
Два года спустя появился первый микрокомпьютер этой фирмы с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088, производимом компанией "Интел". Компьютер комплектовался монохромным дисплеем, двумя дисководами для пятидюймовых дискет, оперативной памятью объемом 64 килобайта. По поручению компании-создателя фирма "Майкрософт" специально разработала операционную систему для этой машины. На рынке появились многочисленные клоны IBM PC, что подтолкнуло рост промышленного производства персональных ЭВМ.
В 1984 году компанией Apple был разработан и выпущен новый компьютер - Macintosh. Его операционная система была исключительно удобной для пользователя: представляла команды в виде графических изображений и позволяла вводить их с помощью манипулятора - мыши. Это сделало компьютер ещё более доступным, поскольку теперь от пользователя не требовалось никаких специальных навыков.
ЭВМ пятого поколения вычислительной техники некоторые источники датируют 1992-2013 годами. Вкратце их основная концепция формулируется так: это компьютеры, созданные на основе сверхсложных микропроцессоров, имеющие параллельно-векторную структуру, которая делает возможным одновременное выполнение десятков последовательных команд, заложенных в программу. Машины с несколькими сотнями процессоров, работающих параллельно, позволяют ещё более точно и быстро обрабатывать данные, а также создавать эффективно работающие сети.
Развитие современной вычислительной техники уже позволяет говорить и о компьютерах шестого поколения. Это электронные и оптоэлектронные ЭВМ, работающие на десятках тысяч микропроцессоров, характеризующиеся массовым параллелизмом и моделирующие архитектуру нейронных биологических систем, что позволяет им успешно распознавать сложные образы.
Последовательно рассмотрев все этапы развития вычислительной техники, следует отметить интересный факт: изобретения, хорошо зарекомендовавшие себя на каждом из них, сохранились до наших дней и с успехом продолжают использоваться.
Классы вычислительной техники
Существуют различные варианты классификации ЭВМ.
Так, по назначению компьютеры делятся:
- на универсальные - те, которые способны решать самые различные математические, экономические, инженерно-технические, научные и другие задачи;
- проблемно-ориентированные - решающие задачи более узкого направления, связанные, как правило, с управлением определёнными процессами (регистрация данных, накопление и обработка небольших объёмов информации, выполнение расчётов в соответствии с несложными алгоритмами). Они обладают более ограниченными программными и аппаратными ресурсами, чем первая группа компьютеров;
- специализированные компьютеры решают, как правило, строго определённые задачи. Они имеют узкоспециализированную структуру и при относительно низкой сложности устройства и управления достаточно надёжны и производительны в своей сфере. Это, к примеру, контроллеры или адаптеры, управляющие рядом устройств, а также программируемые микропроцессоры.
По размерам и производительной мощности современная электронно-вычислительная техника делится:
- на сверхбольшие (суперкомпьютеры);
- большие компьютеры;
- малые компьютеры;
- сверхмалые (микрокомпьютеры).
Таким образом, мы увидели, что устройства, сначала изобретённые человеком для учёта ресурсов и ценностей, а затем - быстрого и точного проведения сложных расчётов и вычислительных операций, постоянно развивались и совершенствовались.
Своим сокурсникам группы 8-ЭВМ-49 посвящаю.
![](/uploads/" border:1px=){kind=spacer}
4 декабря 1948 года Государственный комитет СССР по изобретениям (тогда он назывался «Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство») зарегистрировал за номером 10475 изобретение Б.И.Рамеевым и И.С.Бруком цифровой электронной вычислительной машины (ЦЭВМ). Этот день с полным правом можно считать Днём рождения советских ЭВМ.
Компьютеры пришли в нашу жизнь значительно позже, они внуки и правнуки тех громадных ЭВМ, которые потребляли киловатты электроэнергии, занимали огромные помещения и обогревали их, поскольку были построены на электронных радиолампах. Это было т.н. первое поколение ЭВМ .
|
Брук, Исаак Семёнович (1902 - 1974). Советский учёный в области электротехники и вычислительной техники, член-корреспондент АН СССР. В Энергетическом институте АН СССР организовал Лабораторию электросистем, где проводил расчёты режимов энергетических систем. Им была создана аналоговая вычислительная машина . По итогам работ, в 1936 году И.С.Брук получил учёную степень кандидата технических наук без защиты диссертации, и в том же году он защитил докторскую диссертацию. Во время Великой Отечественной войны И.С.Брук проводил исследования в области электроэнергетики, а также работал над системами управления зенитным огнём. Он изобрёл синхронизатор авиационной пушки, которая могла стрелять через пропеллер самолета. |
Первое поколение
Самые первые ЭВМ появились в конце 40-х годов прошлого века, в них использовались вакуумные электронные лампы (диоды и триоды) и реле, а быстродействие было в среднем 2-10 тысяч арифметических (элементарных) операций в секунду. Эти ЭВМ имели невысокую надёжность. Ввод данных осуществлялся либо вручную с клавиатуры (штекерной или кнопочных выключателей), либо с помощью перфолент или перфокарт, а программирование велось в машинных кодах.
Второе поколение
Начало второму поколению положила ЭВМ RCA-501, созданная в США на полупроводниках в 1959 г. Полупроводники, заменившие электронные лампы, позволили резко повысить надёжность ЭВМ, уменьшить потребляемую мощность и значительно повысить быстродействие - до миллиона операций в секунду. Это способствовало распространению сферы применения ЭВМ для решения планово-экономических задач, управления производственными процессами (например, управление Щёкинской ГРЭС), в космической отрасли и других задач.
|
Рамеев, Башир Искандарович (1918 - 1994). Советский учёный-изобретатель, разработчик первых советских ЭВМ (Стрела, Урал-1). Доктор технических, Лауреат Сталинской премии. В начале 1947 года, слушая передачи «Би-Би-Си», Б.Рамеев узнал о созданной в США ЭВМ «ЭНИАК», и загорелся желанием заняться созданием вычислительных машин. Академик А.И. Берг, под чьим руководством он работал, рекомендовал его члену-корреспонденту АН СССР И.С. Бруку, и в мае 1948 года он был принят инженером-конструктором в Лабораторию электросистем Энергетического института АН СССР, а уже через три месяца Брук и Рамеев представили первый в СССР проект «Автоматическая цифровая электронная машина». Среди множества разработок Рамеева - ЭВМ «Стрела», серия ЭВМ «Урал». Б.И. Рамеев не имел высшего образования, что не помешало ему не только стать главным инженером и заместителем директора по научной работе Пензенского НИИ математических машин (сейчас ОАО «НПП «Рубин»), но и стать доктором технических наук без защиты диссертации. |
Более чётко проявилось разделение ЭВМ на большие (БЭСМ-4, БЭСМ-6), средние (Минск-2, Минск-22, Минск-32) и малые (Наири, Проминь, Мир).
В качестве оперативной памяти (ОЗУ) использовались, как правило, ферритовые сердечники, например, в ЭВМ «Минск-2» это был «магнитный куб» общим объёмом 4096 двоичных разрядов (бит). Для долговременной памяти использовались магнитные ленты, перфоленты, перфокарты.
Программирование претерпело значительные изменения: сначала появились автокоды и ассемблеры, затем появились алгоритмические языки программирования Фортран (1957 г.), Алгол-60, Кобол и другие.
В Советском Союзе это было время расцвета вычислительной техники. ЗВМ экспонировались на ВДНХ, где был для них построен специальный павильон. Средние и малые ЭВМ поступали в ВЦ (вычислительные центры) министерств, НИИ, крупных заводов, и в учебные институты.
Третье поколение
Интегральные микросхемы (ИС) породили третье поколение ЭВМ, значительно уменьшив габариты и потребляемую мощность.
Программное обеспечение стало значительно более мощным, появились новые языки и системы программирования. Появились пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения, системы автоматизации проектных работ (САПРы) и системы управления базами данных (СУБД).
|
Лебедев, Сергей Алексеевич (1902 - 1974). Основоположник вычислительной техники в СССР, директор ИТМиВТ, академик АН СССР и АН УССР, Герой Социалистического Труда. Лауреат Сталинской, Ленинской и Государственной премий. Под его руководством были созданы 15 типов ЭВМ, начиная с ламповых (БЭСМ-1, БЭСМ-2, М-20) и заканчивая современными суперкомпьютерами на интегральных схемах. Суперкомпьютер «Эльбрус» - это последняя машина, принципиальные положения которой были им разработаны. Академик С.А.Лебедев резко выступал против копирования американской системы IBM 360, которая в советском варианте носила название ЕС ЭВМ. |
С этого времени Советский Союз, как это ни прискорбно, стал всё более и более отставать от западных стран в развитии вычислительной техники.
Четвёртое поколение
Вычислительная техника четвёртого поколения основана на больших (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральных схемах. Появление БИС дало возможность создать универсальный процессор на одном кристалле (микропроцессор).
Первый микропроцессор Intel-4004 был создан в 1971 г., а в 1974 г. - Intel-8080, первый универсальный микропроцессор, ставший стандартом микрокомпьютерной технологии и основой для создания первых персональных компьютеров (ПК).
В 1981 г. фирма IBM начала выпуск популярных серий персональных компьютеров IBM PC/XT/AT и PS/2, а впоследствии IBM/360 и IBM/370, в которых большое внимание уделялось унификации и развитому программному обеспечению.
По проекту автоматической цифровой вычислительной машины Б.И.Рамеева и И.С.Брука (свидетельство 10475, см. выше) Президиум АН СССР 22 апреля 1950 года вынес постановление о начале разработки машины М-1. Разработка, сборка и наладка проходили в лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР им. Кржижановского.
Уже летом 1951 года М-1 могла выполнять основные арифметические операции, а в январе 1952 года началась опытная эксплуатация.
Первые задачи на М-1 решал С.Л. Соболев, заместитель академика И.В. Курчатова по научной работе для исследований в области ядерной физики.
«М-1» была изготовлена в единственном экземпляре.
В ней использовалось 730 электровакуумных ламп, а также немецкие купроксные выпрямители, полученные по репарациям после войны, что позволило значительно уменьшить количество ламп.
Система счисления - двоичная, 25 разрядов в машинном слове, система команд - двухадресная.
Быстродействие порядка 15-20 арифметических операций в секунду над 25-разрядными словами.
Оперативная память рассчитана на 512 чисел из 25 разрядов: 256 на магнитном барабане («медленная» память) и 256 на электростатических трубках («быстрая» память)
Потребляемая мощность: 8 КВт. Занимаемая площадь: непосредственно «М-1» - 4 кв.м., а с учётом обслуживания - порядка 15 кв.м.
Конструктивно «М-1» выполнена в виде трёх стоек (без защитных шкафов), в которых располагались: устройство управления машиной, арифметический узел и запоминающие устройства. Устройства ввода и вывода информации (фототрасмиттер ввода с перфоленты и телетайп) располагались на отдельном столе.
МЭСМ
Практически параллельно с разработкой и сборкой «М-1», в Киеве рождалась МЭСМ (Малая электронная счётная машина). Слово «малая» в её названии появилось позже, взамен слова «модель».
Когда С.А. Лебедева избрали действительным членом Академии Наук УССР, он переехал в Киев и стал директором Института электротехники АН УССР, где стал также руководить лабораторией моделирования и вычислительной техники. Именно там, по задумке Лебедева в конце 1948 года началось создание МЭСМ, как модели будущей Большой электронной счётной машины (БЭСМ). Но, после получения положительных результатов, было решено доделать модель до полноценной машины, способной решать реальные задачи.
Разработка, сборка и наладка МЭСМ велись более быстрыми темпами, чем М-1, поэтому МЭСМ считается первой в СССР и континентальной Европе электронно-вычислительной машиной.
В Советском Союзе в то время единственными работающими ЭВМ были М-1 и МЭСМ .
МЭСМ эксплуатировалась до 1957 г., после чего была передана в КПИ для учебных целей. Как вспоминал академик Борис Малиновский: «Машину разрезали на куски, организовали ряд стендов, а потом… выбросили».
Кстати, подобное варварское отношение к собственной истории не единственное. В конце 60-х годов автор лично наблюдал, как в Московском Лесотехническом институте с горечью «гордились» блоками от ЭВМ, пылящимися на антресолях: «Эта машина запускала Гагарина».
Стрела
Эта ЭВМ была разработана в Московском СКБ-245 (c 1958 года это НИИ электронных математических машин - НИЭМ, с 1968 года - НИЦЭВТ). Главным конструктором был Ю.Я. Базилевский, а его помощником был Б.И. Рамеев.
Серия из семи машин была изготовлена с 1953 по 1956 гг. на Московском заводе счётно-аналитических машин (завод «САМ»). Первая ЭВМ «Стрела» была установлена в отделении прикладной математики МИАН (математического института Академии наук СССР), где на ней решались в т.ч. задачи баллистики при подготовке к запуску Первого Спутника Земли , другие были установлены в МГУ, в вычислительном центре АН СССР, в вычислительных центрах нескольких министерств, в т.ч. МО.
В «Стреле» использовалось 6200 электровакуумных радиоламп и 60 000 полупроводниковых диодов.
Оперативная память составляла 2048 чисел (слов) из 43 двоичных разрядов, построена на электронно-лучевых трубках.
Память: ПЗУ на полупроводниковых диодах, где хранились подпрограммы и константы и внешнее ЗУ из двух накопителей на магнитной ленте.
Быстродействие машины - 2000 оп/с.
Разработчики «Стрелы» в 1954 году были удостоены Сталинской премии, а главному конструктору машины Ю.Я. Базилевскому было присвоено звание Героя социалистического труда.
Урал-1
Считалась малой ЭВМ и предназначалась для решения инженерно-технических и экономических задач.
Была разработана в 1954-55 годах в СКБ-245 под руководством главного конструктора Б.И. Рамеева, и была следующим шагом после ЭВМ «Стрела».
Первый образец был создан в 1955 г. на Московском заводе САМ, а наладка осуществлялась в СКБ-245. Но, не завершив наладку первого образца, его отправили в Пензенский филиал (будущий Пензенский НИИ математических машин) для организации серийного производства. Там с 1957 по 1961 год было произведено 183 машины.
ЭВМ «Урал» применялась на производствах, в вычислительных центрах различных НИИ и конструкторских бюро. Одна из ЭВМ «Урал» использовалась на космодроме «Байконур» для расчёта траекторий полёта ракет. На фото: ЭВМ «Урал» в Политехническом музее.
БЭСМ-1
Когда С.А. Лебедев заканчивал основные работы по МЭСМ, он перешёл в Московский Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ), где создал специальную лабораторию для разработки БЭСМ.
«БЭСМ-1» вступила в строй в 1953 году, хотя реальное использование началось уже с 1952 года. Её быстродействие составляло 8-10 тыс. оп/с.
Конструктивно машина строилась на двух- и четырехламповых ячейках (триггеры, вентили, усилители и т. д.). Всего в «БЭСМ-1» было около 5 тыс. электронных ламп.
Ввод информации в машину осуществлялся на фототрансмиттере с перфоленты. Вывод результатов производился на электромеханическое печатающее устройство со скоростью до 20 чисел в секунду.
Внешняя память состояла из накопителей на магнитных барабанах (2 барабана по 5120 слов) и на магнитных лентах (4 по 30 000 слов).
«БЭСМ-1» потребляла мощность около 35 КВт и занимала площадь - до 100 кв.м.
В ходе работ машина постоянно совершенствовалась. В 1953 году для ОЗУ использовались электронно-акустические ртутных трубки (1024 слова), дававших небольшое быстродействие (в средним 1 тыс. оп/с.). В начале 1955 года ОЗУ на потенциалоскопах (электронно-лучевых трубках) позволило повысить быстродействие до 10 тыс. оп/с, а в 1957 году ОЗУ на ферритовых сердечниках увеличило память вдвое (2047 слов).
Для машины «БЭСМ-1» была разработана система контрольных задач (тестов), позволяющих быстро находить неисправности в машине, а также система профилактических тестов для обнаружения мест возможных неисправностей. В дальнейшем это стало обязательным для серийных ЭВМ.
Первой задачей, решённой на «БЭСМ-1», был расчёт оптимального уклона скоса гидроканала, имевшей в то время большое народнохозяйственное значение. При решении этой задачи задавались параметры сыпучести грунта, глубины канала и некоторые другие. затем на ней решались разнообразные задачи, в т.ч. подсчитаны орбиты движения 700 малых планет Солнечной системы, выполнены громоздкие геодезические расчёты и др.
«БЭСМ-1» была изготовлена в единственном экземпляре, её модифицированный вариант назывался уже «БЭСМ-2». Впоследствии, слово «большая» в наименовании машины вполне справедливо заменили словом «быстродействующая». «БЭСМ-1» была первой отечественной быстродействующей машиной (8-10 тыс. операций в секунду), самой быстродействующей в Европе, уступавшей только американской IBM 701.
Важный элемент ЭВМ - внешняя память. Чего только не пробовали изобретатели и конструкторы первых ЭВМ, но магнитные ленты, перфокарты и перфоленты стали основой внешней памяти на пару десятилетий.
История развития ЭВМ связана с именами выдающихся ученых, которые уверенно шли к своей цели - облегчить вычислительную с помощью машин.
История развития ЭВМ. Счетные машины
Блез Паскаль (1623-1662). В течение нескольких лет молодой ученый разработал более пятидесяти моделей счетных машин, стараясь помочь отцу считать налоги. В 1645 году создал «паскалину», которая выполняла сложение и вычитание.
Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) предложил которую назвал арифмометром. Она выполняла все арифметические действия.
Чарльз Беббидж (1792-1872) - первая программно-управляемая машина была почти закончена и состояла из двух частей: вычисляющей и печатающей. Выдвинул перспективные идеи о памяти машины и процессоре. Помощница ученого Огаста Ада Лавлейс разработала первую в мире программу для
История развития ЭВМ. Новые идеи, новые изобретения.
ЭВМ второго поколения (60-65 годы ХХ века). Элементная база - полупроводниковые транзисторы. Объем памяти (на магнитных сердечках) возрос в 32 раза, скорость увеличилась в 10 раз. Уменьшились размер и масса машин, повысилась их надежность. Были разработаны новые языки важные программирования: Algol, FORTRAN, COBOL, которые сделали возможным дальнейшеесовершенствование программ. В этот период создается процессор ввода-вывода, начинается использование операционных систем.
ЭВМ третьего поколения ((1965-1970 годы) поменяла транзисторы на интегральные микросхемы. Значительно снижены габариты ЭВМ, их стоимость. Появилась возможность использовать несколько программ на одной машине. Активно развивается программирование.
ЭВМ четвертого поколения (1970-1984 гг.) Смена элементной базы - размещение на одном кристалле десятки тысяч элементов. Значительное расширение пользовательской аудитории.
Дальнейшая история развития ЭВМ и ИКТ связана с совершенствованием микропроцессоров, разработкой микрокомпьютеров, которыми могут владеть отдельные люди. Стив Возняк разработал первый массовый домашний компьютер, а затем - первый персональный компьютер.
выберите шаблон, позволяющий правильно объединить все файлы имя которых заканчивается буквосочетанием "фы" и имеющих расширение из двух символов,в однугруппу?
А)*фы*.??
Б) *фы.??
В)фык*.??
Г)фф*фы.*????
двумя способами:
А) сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать;
Б) передать по каналу связи без использования архиватора.
Какой способ быстрее и на сколько, если:
скорость передачи данных по каналу связи составляет 221 бит/с;
объём сжатого архиватором документа равен 50 % от исходного;
время, требуемое на сжатие документа, – 10 секунд, на распаковку –
3 секунды?
В ответе напишите букву А, если быстрее способ А, или Б, если быстрее
способ Б. Сразу после буквы напишите число, обозначающее, на сколько
секунд один способ быстрее другого.
Так, например, если способ Б быстрее способа А на 23 секунды, в ответе
нужно написать Б23.
Единицы измерения «секунд», «сек.», «с» к ответу добавлять не нужно.
Таймер - это часы, которые умеют подавать звуковой сигнал по прошествии некоторого периода времени. Напишите программу, которая определяет, когда должен быть подан звуковой сигнал.Входные данныеВ первой строке входного файла INPUT.TXT записано текущее время в формате ЧЧ:ММ:СС (с ведущими нулями). При этом оно удовлетворяет ограничениям: ЧЧ - от 00 до 23, ММ и СС - от 00 до 60.Во второй строке записан интервал времени, который должен быть измерен. Интервал записывается в формате Ч:М:С (где Ч, М и С - от 0 до 109, без ведущих нулей). Дополнительно если Ч=0 (или Ч=0 и М=0), то они могут быть опущены. Например, 100:60 на самом деле означает 100 минут 60 секунд, что то же самое, что 101:0 или 1:41:0. А 42 обозначает 42 секунды. 100:100:100 - 100 часов, 100 минут, 100 секунд, что то же самое, что 101:41:40.
ПОЖАЛУЙСТА! СРОЧНО!У Толи есть доступ к сети Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу,обеспечивающему скорость получения информации 220 бит в секунду. У Миши нет скоростного доступа вИнтернет, но есть возможность получать информацию от Толи по низкоскоростному телефонному каналусо средней скоростью 213 бит в секунду. Миша договорился с Толей, что тот будет скачивать для негоданные объемом 10 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Мише понизкоскоростному каналу. Компьютер Толи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будутполучены первые 1024 Кбайт этих данных. Каков минимально возможный промежуток времени (всекундах) с момента начала скачивания Толей данных до полного их получения Мишей? В ответе укажитетолько число, слово «секунд» или букву «с» добавлять не нужно
2
Документ обьемом 10мбайт можно передать с одного компьютера на другой 2 способами а-сжать архиватором по каналу связи и распаковать
б-передать по каналу связи без использования архиватора
какой способ быстрее если
-средняя скорость передачи данных составляет 2^18бит в секунду
-объем сжатого архиватором документа равен 30% от исходного
-время требуемое на сжатие документа 7 секунд, на распаковку 1 секунда?
в ответе указать решение и на сколько их разница в секундах будет больше.
Р азрядная сетка числа состояла из 42-х разрядов: один разряд - знак порядка, три разряда - код порядка, один разряд -знак числа, остальные 37 разрядов - мантисса числа. Для представления (хранения) отрицательных порядков принят дополнительный код, а положительных порядков и мантисс независимо от знака - прямой. Последнее было сделано для упрощения операций умножения и деления.
А рифметическое устройство (АУ) машины по принципу выполнения операций являлось последовательно-параллельным. Прием исходных данных и выдача результата производились последовательно, выполнение самой операции - параллельно. Этот выбор определился тем, что первым вариантом оперативной памяти являлся магнитный барабан. АУ включало три регистра и сумматор.
С истема команд содержала 66 команд. Использовалось два типа адресации: трехадресная адресация с возможностью модификации и одноадресная. Одноадресная система позволяла работать в режиме с накапливающим сумматором а АУ, а также выполнять команды в групповом режиме (повторять команды определенное количество раз).
Р азрядная сетка команды также содержала 42 разряда. Среди них: 3 разряда признаков (для автоматического изменения адреса с помощью модификатора), 6 разрядов кода операции, по 11 разрядов на адрес в трехадресной команде или по 13 разрядов для адреса в одноадресной команде. В последнем случае в одном слове размещались 2 одноадресных команды.
А рифметические и логические операции, выполнявшиеся в АУ (в одноадресных и в трехадресных командах):
|
сложение,
вычитание, вычитание модулей, умножение, деление, логическое сложение, логическое умножение, сравнение, сложение по всей разрядной сетке, вычитание по всей разрядной сетке, присвоение знака числа по данному, выделение целой части, сложение порядков, вычитание порядков, логический сдвиг. |
В наборе команд ЭВМ "МИФИ" были также 6 команд условных и безусловных переходов, команды ввода, вывода, записи в ОЗУ, останова, операции с модификатором адреса.
В ЭВМ "МИФИ" был принят полусинхронный принцип управления. Устройство управления - смешанное с плавающим циклом. Сочетание центрального и местного устройств управления операциями было связано с тем, что время выполнения ряда микроопераций (нормализации, выравнивания порядков и пр.) зависело от кодов исходных чисел. Те микрооперации, время которых не фиксировано, управлялись местным устройством управления. Это позволило сократить среднее время выполнения операций. Цикл центрального устройства менялся от 1 до 15 тактов в зависимости от операции и исходных чисел. Для выполнения однотипных вычислений с группой различных чисел в устройстве управления был предусмотрен режим автоматического изменения адресов, для чего использовался специальный 13-разрядный регистр модификации адреса (модификатор).
Э ВМ "МИФИ" не имела операционной системы в современном понимании. Управление машиной во время ее наладки, контроль правильности работы и отладка программы производились с помощью пульта управления. На панели пульта смонтирована мнемоническая схема машины и выведена индикация регистров АУ и различных узлов устройств управления. Была предусмотрена возможность работы в следующих режимах:
- режим одиночных импульсов;
- режим работы по циклам (сериям элементарных операций, связанных с отдельным устройством);
- режим работы по операциям;
- автоматический режим работы.
Б ыла обеспечена возможность контрольного останова по адресу числа или команды. Стандартные подпрограммы хранились на отдельных перфолентах.
Н а первом этапе создания и работы машины в качестве ОЗУ использовался магнитный барабан. За счет использования 6 блоков головок считывания-записи было существенно уменьшено время обращения к барабану. При работе с магнитным барабаном ЭВМ "МИФИ" выполняла до 300 трехадресных команд в секунду.
В качестве носителя информации для ЭВМ "МИФИ" была использована 5-ти дорожечная перфолента, применявшаяся в телеграфных аппаратах "Телетайп". На перфоленте числа пробивались в двоично-десятичной системе. Для подготовки данных использовалось стандартное телеграфное оборудование:
- 2 устройства первичного ввода - телеграфные аппараты СТА, состоящие из аппарата СТА-35, оснащенного приставками автоматики типа СТАП, включающими перфоратор и трансмиттер;
- реперфоратор для дублирования перфолент;
- контрольник правильности пробивки перфолент.
С обственно устройства ввода-вывода информации машины включали в себя:
- два устройства быстродействующего ввода-вывода, выполненные в виде автономных механизмов, содержащих фото-электрическое считывание с перфоленты и машинку БП-20 для быстродействующей печати (скорость печати - 20 чисел/с). Механизм считывания и машинка БП-20 были разработаны в и изготовлены в ЭПМ МИФИ. Фотоэлектрический способ ввода происходил со скоростью 5040 слов/мин;
- пульт электромеханического ввода с установленным на нем аппаратом СТА. Скорость ввода - 28 слов/мин;
- стойку ввода-вывода, на которой смонтировано устройство управления вводом.
Э ВМ "МИФИ содержала 1160 электронных ламп октальной серии (6Н8С, 6П9,н5С и др.) и несколько тысяч германиевых диодов. Занимаемая площадь - 100 кв. м.
