История ИВТ

• по способам восприятия ( визуальная, тактильная и т.д.);
• по форме представления ( текстовая, числовая, графическая и т. д.);
• по общественному значению( массовая, специальная, личная).

   Основные направления в информатике: кибернетика, программирование, вычислительная техника,  искусственный интеллект, теоретическая информатика, информационные системы.

   Персональный компьютер - это устройство для хранения и переработки информации или программно-управляемое устройство, предназначенное для приема, переработки, хранения и выдачи информации.

   Системный блок, клавиатура, монитор (дисплей)- основные части любого персонального компьютера.

 

                                     ОБЩАЯ СХЕМА ЭВМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   В корпусе системного блока располагаются: ПЗУ, ОЗУ, блок питания, центральный процессор (мозг ЭВМ, который перерабатывает информацию). 

   УВ -устройства ввода информации в ЭВМ (клавиатура, мышь, ВЗУ, сканер)

   УВЫВ -устройства вывода информации (дисплей, принтер, ВЗУ, графопостроитель)

   ОЗУ (ОП или RAM) -оперативное запоминающее устройство (оперативная память) быстрая память, которая состоит из ячеек, имеющих свой адрес.

Принципиальной особенностью ОЗУ является его способность  хранить информацию только во время  работы машины. Когда вы включаете компьютер, в оперативную память заносятся (загружаются) цепочки байтов в которых хранится операционная система. Когда вы выключаете компьютер, то содержимое ОЗУ стирается.

   ВЗУ - (внешние запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения информации,  (дискета, жесткий диск, компакт-диск)

   ПЗУ (ROM)  - память, предназначенная только для чтения.

Современные компьютеры обладают принципом открытой архитектуры.

   Принцип открытой архитектуры означает, что возможна лёгкая замена устаревших частей ЭВМ, новая деталь (блок) будет совместима со всем тем оборудованием, которое использовалось ранее.

Возможность обмена данными  между компьютерами по обычной телефонной связи обеспечивают модемы, факс-модемы, которые преобразуют телефонные сигналы в компьютерные и наоборот.

   Слово алгоритм возникло от algorithm- латинской формы имени великого математика IX века аль- Хорезми, который сформулировал правила выполнения 4 арифметических  действий над многозначными числами.

Алгоритм - это организованная последовательность действий, понятных для некоторого исполнителя, ведущая к решению поставленной задачи.

Алгоритм - это конечная последовательность однозначных предписаний, исполнение которых позволяет с помощью конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.

Алгоритм может быть предназначен для выполнения его  человеком или компьютером.

Свойства алгоритма:

1. Массовость - алгоритм должен быть применен для класса подобных задач.

2. Дискретность - алгоритм состоит из ряда шагов.

3. Определенность - каждый шаг алгоритма должен пониматься однозначно и не допускать произвольных значений.

4. Результативность - алгоритм должен приводить к решению поставленной задачи за конечное число шагов

Виды алгоритма:

1. Линейный - алгоритм, в котором все предписания (шаги) выполняются так, как записаны, без изменения порядка следования, строго друг за другом.

2. Разветвляющийся - алгоритм, в котором выполнение того или иного действия (шага) зависит от выполнения или не выполнения какого-либо условия.

3. Циклический - алгоритм, в котором некоторая последовательность действий повторяется несколько раз.

Каждый исполнитель  алгоритма имеет свою систему  команд (набор действий) и свою среду, (набор объектов, над которыми совершаются  действия), в которой, и только в ней, он работает.

   3.  Развернутый экскурс в историю создания и развития средств вычислительной техники и информатики в мировом масштабе, в Советском Союзе и России.

 

 Рассматривая историю  общественного развития, марксисты  утверждают, что ’’ история есть ни что иное, как последовательная смена отдельных поколений ’’. Очевидно, это справедливо и для истории компьютеров.

   Вот некоторые  определения термина ’’ поколение  компьютеров ’’, взятые из вторых источников. ’’ Поколения вычислительных машин - это сложившееся в последнее время разделение вычислительных машин на классы, определяемые элементной базой и производительностью.

Поколения компьютеров - нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и в последнее время - программных средств ’’. (Толковый словарь по вычислительным системам: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1990) .

   Утверждение понятия  принадлежности компьютеров к  тому или иному поколению и  появление самого термина ’’  поколение ’’ относится к 1964 г., когда фирма IBM выпустила серию компьютеров IBM / 360 на гибридных микросхемах (монолитные интегральные схемы в то время ещё не выпускались в достаточном количестве) , назвав эту серию компьютерами третьего поколения. Соответственно предыдущие компьютеры - на транзисторах и электронных лампах - компьютерами второго и третьего поколений. В дальнейшем эта классификация, вошедшая в употребление, была расширена и появились компьютеры четвёртого и пятого поколений.

   Для понимания  истории компьютерной техники введённая классификация имела, по крайней мере, два аспекта: первый - вся деятельность, связанная с компьютерами, до создания компьютеров ENIAC рассматривалась как предыстория; второй - развитие компьютерной техники

определялось непосредственно в терминах технологии аппаратуры и схем.

   Второй аспект  подтверждает и главный конструктор  фирмы DEC и один из изобретателей  мини-компьютеров Г. Белл, говоря, что ’’ история компьютерной  индустрии почти всегда двигалась  технологией’’. 

   Переходя к оценке и рассмотрению разных поколений, нужно, для начала, заметить, что т.к. процесс создания компьютеров происходит непрерывно (в нём участвуют многие разработчики из многих стран, имеющие дело с решением различных проблем),то очень сложно, а в некоторых случаях и невозможно, пытаться точно установить, когда то или иное поколение начиналось или заканчивалось.

   В 1883 г. Томас  Альва Эдисон, пытаясь продлить  срок службы лампы с угольной  нитью, ввёл в её вакуумный баллон платиновый электрод и положительное напряжение, и в вакууме между электродом и нитью стал протекать ток.

   Не найдя никакого  объяснения столь необычному  явлению, Эдисон ограничивается  тем, что подробно описал его,  на всякий случай взял патент  и отправил лампу на Филадельфийскую  выставку. О ней в декабре 1884 г. в журнале ’’Инженеринг’’ была заметка ’’ Явление в лампочке

Эдисона’’.

   Американский  изобретатель не распознал открытия  исключительной важности (по сути  это было его единственное  фундаментальное открытие - 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 г. Консультантом в эдисоновской компании в Лондоне, он узнал о ’’ явлении ’’ из первых уст - от самого Эдисона. Свой диод - двухэлектродную лампу Флейминг создал в 1904 г.

   В октябре 1906 г. 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 г. 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 г. 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 г. американский  физик Ирвинг Ленгмюр сконструировал  двухэлектронную лампу - кенотрон, применяемую в качестве выпрямительной  лампы в источниках питания.  В 1916 г. ламповая промышленность  стала выпускать особый тип конструкции ламп - генераторные лампы с водяным охлаждением.

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

   В 1929 г. голландские  учёные Г. Хольст и Б. Теллеген  создали электронную лампу с  3-мя сетками - пентод. В 1932 г.  был создан гептод, в 1933 - гексод  и пентагрид, в 1935 появились  лампы в металлических корпусах. Дальнейшее развитие электронных ламп шло по пути улучшения их функциональных характеристик, по пути многофункционального использования.

   Проекты и реализация  машин ’’ Марк - 1 ’’, EDSAC и EDVAC в Англии и США, МЭСМ в  СССР заложили основу для развёртывания работ по созданию ЭВМ вакуумноламповой технологии - серийных ЭВМ первого поколения.

   Разработка первой  электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer) начата примерно  в 1947 г. Эккертом и Маучли, основавшими  в декабре того же года фирму ECKERT-MAUCHLI. Первый образец машины (UNIVAC-1) был построен для бюро переписи США и

пущен в эксплуатацию весной 1951 г. Синхронная, последовательного  действия вычислительная машина UNIVAC-1 создана на базе ЭВМ ENIAC и EDVAC. Работала она с тактовой частотой 2,25 МГц и содержала около 5000 электронных ламп. Внутреннее запоминающее устройство  ёмкостью 1000 12 -разрядных десятичных чисел было выполнено на 100 ртутных линиях задержки.

   Вскоре после  ввода в эксплуатацию машины UNVIAC - 1 её разработчики выдвинули идею автоматического программирования. Она сводилась к тому, что машина сама могла подготавливать такую последовательность команд, которая нужна для решения данной задачи.

   Пятидесятые годы - годы расцвета компьютерной  техники, годы великих достижений и нововведений, как в архитектурном, так и в научно - техническом отношении. Отличительные особенности в архитектуре современной ЭВМ по сравнению с неймановской архитектурой

впервые появились в  ЭВМ первого поколения.

   Сильным сдерживающим фактором в работе конструкторов ЭВМ начала 50 - х г. г. было отсутствие быстродействующей памяти. По словам одного из пионеров вычислительной техники - Д. Эккерта, ’’ архитектура машины определяется памятью ’’. Исследователи сосредоточили

свои усилия на запоминающих свойствах ферритовых колец, нанизанных на проволочные матрицы.

   В 1951 г. в 22-м томе ’’ Journal of Applid Phisics ’’ Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации. В машине ’’ Whirlwind-1 ’’ впервые была применена память на магнит. Она представляла собой 2 куба с 323217

сердечниками, которые  обеспечивали хранение 2048 слов для 16 - разрядных двоичных чисел с одним  разрядом контроля на чётность.

   В разработку  электронных компьютеров включилась фирма IBM. В 1952 г. она выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12000

германиевых диодов. Усовершенствованный  вариант машины IBM 704 отличалась высокой скоростью работы, в ней использовались индексные регистры и данные представлялись в форме с плавающей запятой.

   После ЭВМ IBM 704 была выпущена машина IBM 709, которая  в архитектурном плане приближалась  к машинам второго и третьего поколений. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода - вывода.

   В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие  магнитные головки на воздушной  подушке. Изобретение их позволило  создать новый тип памяти – дисковые записывающие устройства (ЗУ), значимость которых была в полной мере оценена в последующие десятилетия развития вычислительной техники.

Первые ЗУ на дисках появились  в машинах IBM 305 и RAMAC. Последняя имела пакет, состоявший из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 12000 об / мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10000 знаков каждая.

   Вслед за первым  серийным компьютером UNIVAC - 1 фирма  Remington - Rand в 1952 г. выпустила ЭВМ UNIVAC - 1103, которая работала в 50 раз быстрее. Позже в компьютере UNIVAC - 1103 впервые были применены программные прерывания.

   Сотрудники фирмы  Remington - Rand использовали алгебраическую  форму записи алгоритмов под  названием ’’ Short Cocle ’’ (первый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Маучли). Кроме того, необходимо отметить офицера ВМФ США и руководителя группы программистов, в то время капитана (в дальнейшем единственная женщина в ВМФ- адмирала) Грейс Хоппер, которая разработала первую программу- компилятор А- О. (Кстати, термин " компилятор " впервые ввела Г. Хоппер в 1951 г.) . Эта компилирующая программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме.

   Фирма IBM также  сделала первые шаги в области  автоматизации программирования, создав  в 1953 г. для машины IBM 701 " Систему  быстрого кодирования ". В нашей  стране А. А. Ляпунов предложил  один из первых языков программирования. В 1957 г. группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над ставшим в последствии популярным первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН. Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров.