Вобчислювальна техніка

Інформатизація суспільства.

Потреба автоматизації обробки даних, зокрема обчислень, виникла дуже давно. З розвитком цивілізації з'являлися нові напрями діяльності, пов'язані з обробкою великих обсягів інформації.

Перші комп'ютери використовувалися переважно у військово-промисловому комплексі, але з часом область їх застосування поступово розширювалася і тепер у кожному третьому будинку є комп'ютер. Сучасна людина вже не може існувати без обчислювальної техніки: комп'ютери керують виробництвом та розподілом електроенергії, роблять розрахунки в банках, забезпечують безпечний рух залізничного та повітряного транспорту, становлять прогнози погоди.

Історія розвитку обчислювальної техніки.

Ще 1500 років тому для полегшення обчислень стали використовувати рахунки. У 1642 р. Блез Паскаль винайшов пристрій, що механічно виконує додавання чисел, а в 1694 р. Готфрід Лейбніц сконструював арифмометр, що дозволяє механічно виробляти чотири арифметичні дії.

Перша лічильна машина, що використовує електричне реле, була сконструйована в 1888 американцем німецького походження Германом Холлерітом і вже в 1890 застосовувалася при переписі населення. Як носій інформації застосовувалися перфокарти. Вони були настільки вдалими, що без змін проіснували до наших днів.

Першою електронною обчислювальною машиною прийнято вважати машину ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer – електронний числовий інтегратор та обчислювач), розроблену під керівництвом Джона Моучлі та Джона Екера у Пенсільванському університеті в США. ENIAC містив 17000 електронних ламп, 7200 кристалічних діодів, 4100 магнітних елементів і займав площу 300 кв. метром. Він у 1000 разів перевершував по швидкодії релейні обчислювальні машини та був побудований у 1945 році.

Першою вітчизняною ЕОМ була МЭСМ (мала електронна лічильна машина), випущена 1951 р. під керівництвом Сергія Олександровича Лебедєва. Її номінальна швидкодія - 50 операцій на секунду.

Комп'ютери 40-х і 50-х років були доступні лише великим компаніям та установам, оскільки вони коштували дуже дорого та займали кілька великих залів. Перший крок до зменшення розмірів та ціни комп'ютерів став можливим з винаходом у 1948 р. транзисторів. Через 10 років, в 1958 р. Джек Кілбі вигадав, 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 та транзистори, та всі необхідні з'єднання між ними. Отримані електронні схемистали називатися інтегральними схемами, чи чипами. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а 1970 р. фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті.

У 1971 р. був зроблений ще один важливий крокна шляху до персонального комп'ютера-фірма Intel випустила інтегральну схему, аналогічну за своїми функціями процесору великої ЕОМ Так виник перший мікропроцесор Intel-4004. Вже через рік був випущений процесор Intel-8008, який працював у два рази швидше за свого попередника.

Спочатку ці мікропроцесори використовувалися лише електронниками-любителями та у 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 обсягом 256 байт, клавіатура та дисплей були відсутні. Можна було лише клацати перемикачами та дивитися, як блимають лампочки. Незабаром у Altair з'явилися і дисплей, і клавіатура, і додаткова оперативна пам'ять, і пристрій довготривалого зберіганняінформації (спочатку на паперовій стрічці, а потім на гнучких дисках).

А 1976 р. був випущений перший комп'ютер фірми Apple, який був дерев'яний ящик з електронними компонентами. Якщо порівняти його з iMac, що випускається зараз, то стає ясним, що згодом змінювалася не тільки продуктивність, але й покращувався дизайн ПК.

Незабаром до виробництва ПК приєдналася фірма IBM. У 1981 році вона випустила перший комп'ютер IBM PC. Завдяки принципу відкритої архітектури цей комп'ютер можна було самостійно модернізувати та додавати до нього додаткові пристрої, розроблені незалежними виробниками. За півроку IBM продала 50 тис. машин, а через два роки обігнала Apple за обсягом продажів.

Продуктивність сучасних ПК більша, ніж у суперкомп'ютерів, зроблених десять років тому. Тому через кілька років звичайні персоналки працюватимуть зі швидкістю, якою володіють сучасні суперЕОМ. До речі, у січні 1999 р. найшвидшим був комп'ютер SGI ASCI Blue Mountain. За результатами тестів Linpack parallel його швидкодія дорівнювала 1,6 TFLOPS (трильйонів операцій з плаваючою точкою за секунду).

Ідеї ​​Беббіджа.

З усіх винахідників минулих століть, які зробили внесок у розвиток обчислювальної техніки, найближче до створення комп'ютера в сучасному уявленні підійшов англієць Чарльз Беббідж.

Бажання механізувати обчислення виникло у Беббіджа у зв'язку з невдоволенням, яке він відчував, стикаючись з помилками в математичних таблицях, що використовуються в різних областях.

У 1822 р. Беббідж побудував пробну модель обчислювального пристрою, назвавши її "Розносною машиною": робота моделі грунтувалася на принципі, відомому в математиці як "метод кінцевих різниць". Цей методдозволяє обчислювати значення многочленів, використовуючи лише операцію складання і виконувати множення і розподіл, які значно складніше піддаються автоматизації. У цьому передбачалося застосування десяткової системи числення (а чи не двійкової, як і сучасних комп'ютерах).

Проте "Розносна машина" мала досить обмежені можливості. Репутація Беббіджа як першовідкривача в області автоматичних обчислень завойована в основному завдяки іншому, більш досконалому пристрою-аналітичній машині (до ідеї створення якої він прийшов у 1834 р.), що має напрочуд багато спільного з сучасними комп'ютерами.

Передбачалося, що це буде обчислювальна машинадля вирішення широкого колазадач, здатна виконувати основні операції: додавання, віднімання, множення, розподіл. Передбачалася наявність у машині "складу" та "млина" (у сучасних комп'ютерах їм відповідають пам'ять і процесор). Причому планувалося, що працюватиме вона за програмою, що задається за допомогою перфокарт, а результати можна буде видавати на друк (і навіть представляти їх у графічному вигляді) або на перфокарти. Але Беббідж не зміг довести до кінця роботу зі створення Аналітичної машини-вона виявилася надто складною для техніки того часу.

Машини Фон-Нейманівського типу.

В основу побудови переважної більшості ЕОМ покладено наступні загальні принципи, Сформульовані в 1945 році американським ученим угорського походження ДЖОНОМ фон НЕЙМАНОМ.

Перш за все, комп'ютер повинен мати такі пристрої:

• 
  Арифметично-логічне пристрій,виконують арифметичні та логічні операції;
• Пристрій керування,яке організує процес виконання програм;
• Запам'ятовуючий пристрій,або пам'ятьдля зберігання програм та даних;
• Зовнішні пристроїдля введення-виведення інформації.

В основі роботи комп'ютера лежать такі принципи:

• Принцип бінарного кодування.Відповідно до цього принципу, вся інформація, що надходить до ЕОМ, кодується за допомогою двійкових сигналів.
• Принцип програмного керування.З нього випливає, що програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності.
• Принцип однорідності пам'яті.Програми та дані зберігаються в одній і тій же пам'яті. Тому ЕОМ не розрізняє, що зберігається у цій осередку пам'яті - число, текст чи команда. Над командами можна виконувати такі самі дії, як і над даними.
• Принцип адресності.Структурно основна пам'ять складається із пронумерованих осередків; процесору в довільний момент часу доступна будь-яка комірка.

Машини, побудовані цих принципах, називаються Фон-Неймановскими.

Список використаної літератури.

1. В. Е. Фігурнов "IBM PC для користувачів" - М: ІНФРА-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.