Технические и программные средства реализации информационных процессов.Поколения ЭВМ

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

поволжский  государственный университет сервиса 
 

      Кафедра: « Прикладная математика и информатика» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ

на тему: «Технические и программные средства реализации информационных процессов.Поколения ЭВМ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студентка:

Семёнова  Наталья Евгеньевна

Группа: ТД-101

Преподаватель:

Шляпкин А.В. 

                                                                                                
 

   

Тольятти,2010г 

Содержание 

Введение………………………………………………… 

Механические  первоисточники……………………….. 

Математические  первоисточники…………………….. 

Электромеханические вычислительные машины……. 

Электронные лампы……………………………………. 

ЭВМ первого  поколения……………………………….. 

ЭВМ второго  поколения……………………………….. 

ЭВМ третьего поколения……………………………..... 

ЭВМ четвертого поколения……………………………. 

Характерные свойства ЭВМ четвертого поколения…. 

Пятое поколение  ЭВМ: 1990-настоящее время………. 

Заключение……………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   Во все  времена людям нужно было считать.  В туманном доисторическом прошлом  они считали на пальцах или  делали насечки на костях. Примерно  около 4000 лет назад, на заре  человеческой цивилизации, были  изобретены уже довольно сложные  системы счисления, позволявшие осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, проводить другие вычисления. Несколько тысячелетий спустя, появились первые ручные вычислительные инструменты. А в наши дни сложнейшие вычислительные задачи, как и множество других операций, казалось бы, не связанных с числами, решаются при помощи “электронного мозга”— компьютера.

    Слово  «компьютер» означает «вычислитель»,  т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации  обработки данных, в том числе  вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д.  Все еще очень хорошо помнят служившие верой и правдой до конца XX века русские счеты которые работали в десятичной позиционной системе, и в учебниках по торговому вычислению еще в 80-е годы прошлого века присутствовали главы, посвященные методам работы на них. Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных.

   В первой  половине XIX в. английский математик  Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер 
(Бэббидж называл его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках). Однако довести до конца эту работу Бэббидж не смог — она оказалась слишком сложной для техники того времени.

    Первые  компьютеры использовались в  основном в военно-промышленном  комплексе, но со временем область  их применения постепенно расширялась  и теперь в каждом третьем доме есть компьютер. Современный человек уже не может существовать без вычислительной техники: компьютеры управляют производством и распределением электроэнергии, производят расчёты в банках, обеспечивают безопасное движение железнодорожного и воздушного транспорта, составляют прогнозы погоды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Механические  первоисточники 

   Начало  развития технологий принято  считать с Блеза Паскаля, который  в 1642г. изобрел устройство, механически  выполняющее сложение чисел. Его  машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля имела размеры 36´13´8 сантиметров, этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие изобретения в области вычислительной техники.

   Следующего  этапного результата добился  выдающийся немецкий математик  и философ Готфрид Вильгельм  Лейбниц, высказавший в 1672 году  идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию. Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100´30´20 сантиметров.

   В первой  половине XIX в. английский математик  Чарльз Бэббидж попытался построить  универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер 
(Бэббидж называл его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий.Особенностью Аналитической машины стало то, что здесь впервые был реализован принцип разделения  информации на команды и данные.Данные вводились в механическую память путем установки блоков шестерен, а потом обрабатывались с использованием команд, которые вводились с перфорированных карт. Однако довести до конца эту работу Бэббидж не смог — она оказалась слишком сложной для техники того времени. 

Математические  первоисточники

Двоичная  система счисления 

Лейбниц (Leibniz, Leibnitz) Готфрид Вильгельм (21.VI.1646, Лейпциг - 14.XI.1716, Ганновер) - немецкий философ-идеалист, математик, ученый-энциклопедист. Основатель и президент Берлинской Академии Наук. В области математики важнейшей заслугой Лейбница является разработка (наряду с Ньютоном) дифференциального и интегрального исчисления, имевшая огромное значение для дальнейшего развития математики и естествознания. Лейбниц свел частные приемы для решения математических задач, существовавшие до него, в целостную систему понятий анализа.

   Лейбниц первый понял значсение и роль двоичной системы счисления. В рукописи на латинском языке, написанной в марте 1679 года Лейбниц разъясняет, как выполнять вычисление в двоичной системе, в частности умножение, а позже в общих чертах разрабатывает проект вычислительной машины, работающей в двоичной системе счисления. Вот что он пишет:"Вычисления такого рода можно было бы выполнять и на машине. Несомненно, очень просто и без особых затрат это можно сделать следующим образом: нужно проделать отверстия в банке так, что бы их можно было открывать и закрывать. Открытыми будут те отверстия, которые соответствуют 1, а закрытыми соответсвующие 0. Через открытые отверстия в желоба будут падать маленькие кубики или шарики, а через закрытые отверстии ничего не выпадет. Банка будет перемещаться и сдвигаться от столбца к столбцу, как того требует умножение. Желоба будут представлять столбцы, причем ни один шарик не может попасть из одного желоба в какой либо другой, пока машина не начнет работать...". В дальнейшем в многочисленных паисьмах и в трактате "Explication de l`Arithmetique Binairy" (1703) Лейбниц снова и снова возвращался к двоичной арифметике. Идея Лейбница об использовании двоичной системы счисления в вычислительных машинах останется забытой в течение 250 лет.

     Электромеханические вычислительные машины

 

Классификация по назначению- один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с  тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие  ЭВМ( электро вычислительные машины), мини- ЭВМ, микро- ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции. В первые десятилетия XX века конструкторы обратили внимание на возможность применения в счетных устройствах новых элементов – электромагнитных реле. В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе, построил вычислительное устройство, работающее на таких реле.

Почти одновременно, в 1943 году, американец Говард Эйкен  с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы IBM легендарный гарвардский «Марк-1» (а позднее еще и «Марк-2»). «Марк-1» имел в длину 15 метров и в высоту 2,5 метра, содержал 800 тысяч деталей, располагал 60 регистрами для констант, 72 запоминающими регистрами для сложения, центральным блоком умножения и деления, мог вычислять элементарные трансцендентные функции. Машина работала с 23-значными десятичными числами и выполняла операции сложения за 0,3 секунды, а умножения – за 3 секунды. Однако Эйкен сделал две ошибки: первая состояла в том, что обе эти машины были скорее электромеханическими, чем электронными; вторая – то, что Эйкен не придерживался той концепции, что программы должны храниться в памяти компьютера как и полученные данные.

Примерно в  то же время в Англии начала работать первая вычислительная машина на реле, которая использовалась для расшифровки  сообщений, передававшихся немецким кодированным передатчиком. К середине XX века потребность в автоматизации вычислений (в том числе для военных нужд – баллистики, криптографии и т.д.) стала настолько велика, что над созданием машин, подобных "Марк-1" и "Марк-2" работало несколько групп исследователей в разных странах.

Работа по созданию первой электронно-вычислительной машины была начата, по-видимому, в 1937 году в США профессором Джоном Атанасовым, болгарином по происхождению. Эта машина была специализированной и предназначалась для решения задач математической физики. В ходе разработок Атанасов создал и запатентовал первые электронные устройства, которые впоследствии применялись довольно широко в первых компьютерах. Полностью проект Атанасова не был завершен, однако через три десятка лет в результате судебного разбирательства профессора признали родоначальником электронной вычислительной техники.

                                              Электронные лампы

 

В 1883 году Томас  Эдисон, пытаясь продлить срок службы лампы с угольной нитью, ввел в  ее вакуумный баллон платиновый электрод и пропустил через него положительное напряжение. Заметив, что в вакууме между электродом и нитью протекает ток он не смог найти никакого объяснения столь необычному явлению. Эдисон ограничился тем, что подробно описал его, на всякий случай взял патент и отправил лампу на Филадельфийскую выставку. Американский изобретатель не распознал открытия исключительной важности – термоэлектронная эмиссия. Он не понял, что его лампа накаливания с платиновым электродом по существу была первой в мире электронной лампой.

Первым, кому пришла в голову мысль о практическом использовании «эффекта Эдисона» был английский физик Дж.А. Флеминг (1849 – 1945). Работая с 1882 года консультантом эдисоновской компании в Лондоне, он узнал о «явлении» от самого Эдисона. Свой диод – двухэлектродную лампу Флейминг создал в 1904 году.

В октябре 1906 года американский инженер Ли де Форест изобрёл электронную лампу – усилитель, или аудион, как он её тогда назвал, имевший третий электрод – сетку. Им был введён принцип, на основе которого строились все дальнейшие электронные лампы, – управление током, протекающим между анодом и катодом, с помощью других вспомогательных элементов.

В 1910 году немецкий инженеры Либен, Рейнс и Штраус сконструировали  триод, сетка в котором выполнялась  в форме перфорированного листа  алюминия и помещалась в центре баллона, а чтобы увеличить эмиссионный ток, они предложили покрыть нить накала слоем окиси бария или кальция.

В 1911 году американский физик Ч. Д. Кулидж  предложил  применить  в качестве покрытия вольфрамовой нити накала окись тория – оксидный катод – и получил вольфрамовую проволоку, которая произвела переворот в ламповой промышленности.

В 1915 году американский физик Ирвинг Ленгмюр сконструировал двухэлектронную лампу – кенотрон, применяемую в качестве выпрямительной лампы в источниках питания. В 1916 году ламповая промышленность стала выпускать особый тип конструкции ламп – генераторные лампы с водяным охлаждением.

Идея лампы  с двумя сетками – тетрода  была высказана в 1919 году немецким физиком  Вальтером  Шоттки и независимо от него в 1923 году – американцем  Э. У. Халлом, а реализована эта идея англичанином Х. Дж. Раундом во второй половине 20-х годов.

В 1929 году голландские  учёные Г. Хольст  и Б. Теллеген создали  электронную лампу с 3-мя сетками  – пентод. В 1932 году был создан гептод, в 1933 – гексод и пентагрид, в 1935 году появились лампы в металлических корпусах. Дальнейшее  развитие электронных ламп, улучшение их характеристик и функциональных возможностей привело к созданию на их основе совершенно новых электронных приборов.