История развития компьютеров, процессоров,операционных систем (стр. 1 из 6)

Содержание

Введение………………………………………………………………………….

1. История развития компьютеров, операционных систем, процессоров…..

1.1. Первое поколение (1945-1955): электронные лампы и коммутационные панели………………………………………………………………..

1.2. В поколение (1955-1965): транзисторы и системы пакетной обработки…………………………………………………………………………..

1.3. Третье поколение (1965-1980): интегральные схемы и многозадачность………………………………………………………………………

1.4. Четвёртое поколение (с 1980 года по наши дни): персональные компьютеры…………………………………………………………………..

1.5. Сравнительная характеристика поколений компьютеров…………….

1.6. Эволюция использования компьютеров: проект ЭВМ пятого поколения………………………………………………………………………

Заключение……………………………………………………………………….

Список используемой литературы……………………………………………...

Введение

История развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительной техники. Появление ЭВМ или компьютеров – одна из существенных примет современной научно-технической революции. Широкое распространение компьютеров привело к тому, что все большее число людей стало знакомиться с основами вычислительной техники, а программирование постепенно превратилось в элемент культуры. Первые электронные компьютеры появились в первой половине XX века. Они могли делать значительно больше механических калькуляторов, которые лишь складывали, вычитали и умножали. Это были электронные машины, способные решать сложные задачи. Кроме того, они имели две отличительные особенности, которыми предыдущие машины не обладали:

1. Они могли выполнять определенную последовательность операций по заранее заданной программе или последовательно решать задачи разных типов.

2. Способность хранить информацию в специальной памяти.

В процессе конструирования компьютеров появились и развивались операционные системы. Поэтому в данной работе мы обсудим следующие друг за другом поколения компьютеров. Такая схема взаимосвязи поколений операционных систем и компьютеров довольно груба, но она обеспечивает некую структуру, без которой ничего не было бы понятно.

Цель работы: проследить хронологию событий развития компьютеров, операционных систем, процессоров.

Задачи: 1.Соединить воедино по поколениям ЭВМ истории развития компьютеров, процессоров и операционных систем.

2. Дать сравнительную характеристику разных поколений компьютеров.

3. Выявить прогнозы на будущее.

1. История развития компьютеров, операционных систем, процессоров

1.1. Первое поколение (1945-1955):
электронные лампы и коммутационные панели

Первый настоящий цифровой компьютер был изобретён английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Его аналитическая машина должна была выполнять вычисления без участия человека: исполнять программы, вводимые с помощью перфокарт (карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий, они в то время широко использовались в ткацких станках) и иметь «склад» для запоминания данных и промежуточных результатов (в современной терминологии – память). Это была чисто механическая машина, а технологии того времени не были достаточно развиты для изготовления многих деталей и механизмов высокой точности. Бэббидж не смог довести до конца работу по созданию аналитической машины, однако он разработал основные идеи, и в 1943 г. американец Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века (электромеханических реле) смог построить на одном из предприятий фирмы IBM такую машину под названием «Марк-1». Ещё раньше идеи Бэббиджа были переоткрыты немецким инженером Конрадом Цузе, который в 1941 г. построил аналогичную машину. [9, c. 21]

Но электромеханические реле были очень медлительны, длительность такта составляла несколько секунд, и позже реле заменили электронными лам

пами (Рис. 1).

Рис. 1. Электронная лампа.

Появлению электронных ламп предшествовало создание вакуумных ламп. Первая вакуумная лампа была построена Флемингом в 1904 г. В 1906 г. Ли де Форест изобретает вакуумный триод (Рис. 2). Триод состоял из трёх основных элементов, расположенных в стеклянной вакуумной лампе: катода, анода и разделяющей их сетки. При нагревании катода внешним источником питания он испускает электроны, которые собираются в аноде. Сетка, расположенная в середине лампы, позволяет управлять потоком электронов. Когда на сетку попадает ток отрицательного потенциала, электроны отталкиваются от сетки и собираются вокруг катода; при подаче тока положительного потенциала электроны проходят через сетку и улавливаются анодом. Таким образом, изменяя значение потенциала сетки, можно моделировать состояния анода включено/выключено [6, c.41], это позволяло представлять информацию в двоичном коде.

Рис. Вакуумная трубка триода.

После триода появляется газонаполненная электронная лампа – титратрон, пятиэлектродная лампа – пентод и т.д.

До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Вини Вильямс построил тиратронный счётчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счётчик состоял из ряда триггеров. Триггер, изобретённый американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом в 1919 году, содержал 2 лампы и в каждый момент времени мог находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представлял собой электронное реле – подобно механическому его можно было использовано для хранения одной двоичной цифры.

Использование электронных ламп в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы – 7 см, машины получились громоздкими, заполняющими комнаты, с десятками тысяч электронных ламп. Каждые 7 – 8 минут одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 – 20 тыс., то для поиска и замены повреждённой лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации таких ЭВМ того времени требовались специальные системы охлаждения.

Чтобы разобраться в запутанных системах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройства ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом. [6, c.42]

Всё программирование выполнялось на абсолютном машинном языке, управление основными функциями машины осуществлялось просто при помощи соединения коммутационных панелей проводами. Тогда ещё не были известны языки программирования (не было даже ассемблера). Об операционных системах никто и не слышал. Фактически тогда на компьютерах занимались только прямыми числовыми вычислениями, например расчётами таблиц синусов, косинусов и логарифмов. [10, c.28]

К началу 50-х, с выпуском перфокарт (Рис. 3), установившееся положение несколько улучшилось. Стало возможным вместо использования коммутационных панелей записывать и считывать программы с карт, но во всём остальном процедура вычисления оставалась прежней. [11, c.50]

Рис. 3. Перфокарта.

Следует заметить, что везде одинаково кодировались (Рис. 4) только цифры и латинские буквы; в кодировании остальных символов существовал большой разнобой.

________________________________________________________________

/&-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQR/STUVWXYZ:#@'="[.<(+|]$*);^\,%_>?

12 / X XXXXXXXXX XXXXXX

11| X XXXXXXXXX XXXXXX

0| X XXXXXXXXX XXXXXX

1| X X X X

2| X X X X X X X X

3| X X X X X X X X

4| X X X X X X X X

5| X X X X X X X X

6| X X X X X X X X

7| X X X X X X X X

8| X X X X XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

9| X X X X

|__________________________________________________________________

Рис. 4. Пример кода.

Примерами машин первого поколения могут служить ENIAC, EDSAC, UNIVAC. Первый экземпляр UNIVAC был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей UNIVAC, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом UNIVAC был первым серийным компьютером.

1.2. Второе поколение (1955-1965):

транзисторы и системы пакетной обработки

Первый шаг к уменьшению размеров компьютеров стал возможен с изобретением в 1948 г. инженерами Bell Laboratory Джоном Бардином и Уолтером Брайттеном транзисторов – миниатюрных электронных приборов, которые смогли заменить электронные лампы.

Транзисторы состоят главным образом из кремния и германия, а также добавок определённого состава. Проводимость материала зависит от состава введённых примесей и может быть отрицательной, т.е. N-типа, или положительной Р-типа. Материалы обоих типов являются проводником, позволяющим электрическому току выбирать любое направление. Однако при соединении материалов разных типов возникает барьер, в результате чего электрический ток определённой полярности течёт только в одном направлении. Именно поэтому такой материал называется полупроводниковым.

Для создания транзистора следует поместить пластину одного типа между пластинами другого типа. Если материал средней пластины обладает проводимостью Р-типа, то транзистор будет обозначен как NPN, а если N-типа – то как PNP. [6, c.41]

Транзистор NPN типа по своей структуре похож на триодную электронную лампу, но по сравнению с электронной лампой, транзистор используемый в качестве переключателя, обладает гораздо большей эффективностью [6, c.42] (он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию).