История развития ЭВМ

Государственная академия управления                                    
им. Серго Орджоникидзе
 
Реферат по курсу компьютерной подготовки  на тему:
Выполнил студент 1 группы
“Банковского менеджмента”
Института финансового менеджмента
Морозов Дмитрий Александрович
Проверил
Касаткин Анатолий Семёнович.
Содержание:
Введение .............................................. 3
Направления развития и поколения ЭВМ
1.Аналоговые вычислительные машины (АВМ) .............. 4
2.Электронные вычислительные машины (ЭВМ) ............. 5
3.Аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ) ....... 5
4.Поколения ЭВМ ....................................... 6
Микропроцессоры и их применение
1.Эффективность микропроцессоров ......................7
2.Структура 3-магистрального МП .......................8
3.Области применения МП ...............................9
Введение.
С увеличением объёма вычислений появился первый счётный переносной инструмент - “Счёты”.  В начале 17 века возникла необходимость в сложных вычислениях. потребовались счётные устройства, способные выполнять большой объём вычислений с высокой точностью. В 1642 г. французский математик Паскаль сконструировал первую механическую счётную машину - “Паскалину”.
В 1830 г. английский учёный Бэбидж предложил идею первой программируемой вычислительной машины (“аналитическая машина”). Она должна была приводиться в действие силой пара, а программы кодировались на перфокарты. Реализовать эту идею не удалось, так как было не возможно сделать некоторые детали машины.  Первый реализовал идею перфокарт Холлерит. Он изобрёл машину для обработки результатов переписи населения. В своей машине он впервые применил электричество для расчётов.  В 1930 г. американский учёный Буш изобрел дифференциальный анализатор - первый в мире компьютер.    Большой толчок в развитии вычислительной техники дала вторая мировая война. Военным понадобился компьютер, которым стал “Марк-1” - первый в мире цифровой компьютер, изобретённый в 1944 г. профессором Айкнем. В нём использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. Могла перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с. В 1946 г. группой инженеров по заказу военного ведомства США был создан первый электронный компьютер - “Эниак”. Быстродействие: 5000 операций сложения и 300 операций умножения в секунду. Размеры: 30 м. в длину, объём - 85 м3., вес - 30 тонн. Использовалось 18000 эл. ламп. Первая машина с хронимой программой - ”Эдсак” - была создана в     1949 г., а в 1951 г. создали машину “Юнивак” - первый серийный компьютер с хронимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.
Направления развития и поколения ЭВМ.
1.Аналоговые вычислительные машины (АВМ).
В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций. В этих машинах используется метод математического моделирования (создаётся модель исследуемого объекта). Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений.
Достоинства АВМ:
* высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала;
* простота конструкции АВМ;
* лёгкость подготовки задачи к решению;
* наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования.
Недостатки АВМ:
* малая точность получаемых результатов (до 10%);
* алгоритмическая ограниченность решаемых задач;
* ручной ввод решаемой задачи в машину;
* большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи.
2.Электронные вычислительные машины (ЭВМ).
В отличие от предыдущих машин в ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций   1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счётно-аналитические (перфорационные) вычислительные машины.
ЭВМ разделяются на большие ЭВМ, мини-ЭВМ и микроЭВМ. Они отличаются своей архитектурой, техническими, эксплуатационными и габаритно-весовыми характеристиками, областями применения.
Достоинства ЭВМ:
* высокая точность вычислений;
* универсальность;
* автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи;
* разнообразие задач, решаемых ЭВМ;
* независимость количества оборудования от сложности задачи.
Недостатки ЭВМ:
* сложность подготовки задачи к решению (необходимость специальных знаний методов решения задач и программирования);
* недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов;
* сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание;
* требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры.
3.Аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ).
АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в себе достоинства АВМ и ЭВМ. Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования и универсальность. Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов.
В АЦВМ числа представляются как в ЭВМ (последовательностью цифр), а метод решения задач как в АВМ (метод математического моделирования).
4.Поколения ЭВМ.
Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ.

               П О К О Л Е Н И Я   Э В М
ХАРАКТЕРИСТИКИ I II   III     IV
Годы применения  1946-1960  1960-1964   1964-1970   1970-1980
Основной элемент Эл. лампа Транзистор ИС БИС
Количество ЭВМ
в мире (шт.) Сотни Тысячи Десятки тысяч Миллионы
Размеры ЭВМ Большие Значительно меньше Мини-ЭВМ микроЭВМ
Быстродействие(усл) 1 10 1000 10000
Носитель информации Перфокарта,
Перфолента Магнитная
лента Диск Гибкий
диск

Поколения:
I. ЭВМ на эл. лампах, быстродействие порядка 20000 операций в секунду, для каждой машины существует свой язык программирования. (“БЭСМ”,”Стрела”).
II. В 1960 г. в ЭВМ были применены транзисторы, изобретённые в      1948 г., они были более надёжны, долговечны, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен заменить ~40 эл. ламп и работает с большей скоростью. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты. (“Минск-2”,”Урал-14).
III. В 1964 г. появились первые интегральные схемы (ИС), которые получили широкое распространение. ИС - это кристалл, площадь которого 10 мм2. 1 ИС способна заменить 1000 транзисторов.         1 кристалл - 30-ти тонный “Эниак”. Появилась возможность обрабатывать параллельно несколько программ.
IV. Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров. В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма. (“Иллиак”,”Эльбрус”).
V. Синтезаторы, звуки, способность вести диалог, выполнять команды, подаваемые голосом или прикосновением.
Микропроцессоры и их применение.
1.Эффективность микропроцессоров.
В 1959 году фирма Intel (США) по заказу фирмы Datapoint (США) начала
создавать микропроцессоры (МП). Первым микропроцессором на мировом рынке стал МП Intel 8008.
В последние годы появились такие МП, которые могут полностью автоматизировать производство и многие сферы обслуживания. Это может привести к росту безработицы.
МП - это эффективный с технологической и экономической точки зрения инструмент для переработки возрастающих потоков информации.
Новое поколение МП идёт на смену предыдущему каждые два года и морально устаревает за 3-4 года. МП вместе с другими устройствами микроэлектроники позволяют создать довольно экономичные информационные системы.
Причина такой популярности МП состоит в том, что с их появлением отпала необходимость в специальных схемах обработки информации, достаточно запрограммировать её функцию и ввести в ПЗУ МП.
Основные характеристики МП.
Марка
МП Сопроцессор Адресуемая память Тактовая частота (МГц) Виртуальная память Быстро-действие
8086/88
(1979 г.) 8087 2020 = 1 Мб 4,77
(8; 10) - 0,33
80286
(1982 г.) 80287 16 Мб 8
(12; 16) 1 Гб 1,2
80386 DX
80386 SX
(1985 г.) 80387 4 Гб
4 Гб 16 (20-40)
16 (20-25) 64 Гб
64 Гб 6
2,5
80486 DX
80486 SX
80486 DX2
(1989 г.)
80486 DX4
(1992 г.) 
Встроенный 4 Гб
4 Гб
4 Гб
4 Гб 25 (33; 50)
20 (25)
50 (66)
100 64 Гб
64 Гб
64 Гб
64 Гб 20
16,5
40
80
Pentium 60
(1994 г.) Встроенный 4 Гб 100 64 Гб 90/100

Суперпроцессор P6:
Изготовляется на 0,6 мкм.-технологии.
Достоинства:
1. Частоты 133-150 Мгц
2. Вдвое превзойдёт по производительности существующие модели, поскольку:
• Имеет 4 конвейера для параллельной обработки команд.
• Интегрированные в одном корпусе 2 модуля КЭШ-памяти первого уровня - 32 Кб, второго - 256 или 512 Кб.
• Введена новая шина, которой до этого оснащались большие ЭВМ.
• В одном компьютере могут взаимодействовать до 4-х процессоров Р6.
• В Р6 установлены интегрированный и математический сопроцессоры.
Производительность: 250-300 MFlops, 1000 MFlops - для компьютеров с   4-мя процессорами.
Зелёные компьютеры:
Эра экологически вредных настольных компьютеров заканчивается! Летом 1994 года администрация США запретила предприятиям покупать не зелёные компьютеры.
Зелёные компьютеры характеризуются:
 Охраной окружающей среды и здоровья пользователя.
 Пониженным уровнем электромагнитных и радиационных излучений.
 Полной утилизацией составных элементов компьютера.
 Пониженным потреблением электроэнергии, пониженным тепловыделением. Это происходит за счет использование процессоров с различными режимами работы: нормальный, дремлющий и спящий.
2.Структура 3-магистрального МП.
АЛУ - арифметико-логическое устройство; УУ - устройство управления; УВВ - устройство ввода-вывода; Т - таймер; Р - рабочие регистры; регистры: 0 - операндов, К - команд, А - адресов, Ф - флаговые, С - состояний, СК - счётчик команд, ОН - общего назначения, СТЕК - стековые.
Сигналы трёх видов - информационные, адресные и управляющие 0 могут передаваться по одной, двум или трём шинам (магистралям). Шины, как правило, двунаправлены, то есть могут передавать информацию в обоих направлениях.
Структурная схема МП С тремя раздельными
шинами информационных (И), адресных (а) и
управляющих сигналов (У)
Микропроцессор
    И
   
    А

   У
3.Области применения МП.
Лет 30 назад было около 2000 различных сфер применения МП. Это управление производством (16%), научные исследования, транспорт и связь (17%), информационно-вычислительная техника (12%), военная техника (9%), бытовая техника (3%), обучение (2%), авиация и космос (15%),  коммунальное и городское хозяйство, банковский учёт, метрология, медицина (4%) и другие области.
Сейчас развиваются следующие направления автоматизации с применением МП систем управления:
- станки с ЧПУ плюс робот;
- станки с ЧПУ плюс робот плюс устройство активного контроля размеров;
- станки с ЧПУ плюс робот плюс система автоматической диагностики с самовозвратом.