Развитие компьютерное техники и програмирования

Современное развитие компьютерной техники  и языков программирования

История развития вычислительной техники.

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Человек всегда пытается упростить свою жизнь, начиная с его появления: появление речи, первые орудия труда, письменность,  первые станки и первые вычислительные машины. 
вычислительная техника развивается давно уже В 1642 году французский математик и философ Блез Паскаль в возрасте 18 лет сконструировал суммирующую машину.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Однако широкое распространение вычислительные аппараты получили только в 1820 году, когда француз Чарльз Калмар изобрел машину, которая могла производить четыре основных арифметических действия.  в России, Вильгодт Однер в 1880 году создал арифмометр, в котором использовалось переменное число зубцов. 
Начало эры компьютеров в том виде, в котором они существуют сейчас, связано с именем английского математика Чарльза Бэббиджа, который в 30-х годах XIX века предложил идею вычислительной машины, осуществленную лишь в середине XX века. Бэббидж обратил внимание на то, что машина может без ошибок выполнять вычисление больших математических таблиц посредством простого повторения шагов. Работая над этой проблемой, в 1822 году Бэббидж предложил проект машины для решения дифференциальных уравнений.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
Для повторения операций в машине Бэббиджа должна была использоваться энергия пара. Таким образом, процесс вычислений действительно был автоматизирован, то есть проходил без участия человека. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
В 1889 году американский изобретатель Герман Холлерит сконструировал перфокарточное устройство для решения статистических задач. 
 В 1896 году Холлерит основал компанию по производству перфорирующих устройств - Tabulating Machine Company, которая в 1924 году пос-5серии слияний и поглощений превратилась в знаменитую компанию по производству компьютеров – IBM 
 в 1940 году разработали модель полностью электронного компьютера, использующего единую истому представления чисел и связей между ними - булеву алгебру. 

  
Для представления чисел Атанасов и Берри предложили использовать двоичную систему исчисления. 
 В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе разработал вычислительную машину Z2, выполнявшую расчеты, необходимые при проектировании самолетов и баллистических снарядов. В 1943 году английские инженеры завершили создание вычислительной машины для дешифровки сообщений немецкой армии, названной "Колосс".  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Первое поколение  компьютеров (1945-1956 годы) 
управлялся с помощью программы, которая вводилась с перфоленты.  
В 1944 году американский инженер Говард Эйкен при поддержке фирмы IBM сконструировал компьютер для выполнения баллистических расчетов. Этот компьютер, названный "Марк I", по площади занимал примерно половину футбольного поля и включал более 600 километров кабеля. В компьютере "Марк I" использовался принцип электромеханического реле, заключающийся в том, что электромагнитные сигналы перемещали механические части. "Марк I" был довольно медленной машиной: для того чтобы произвести одно вычисление требовалось 3-5 с. Однако, несмотря на огромные размеры и медлительность, "Марк I" стал более универсальным вычислительным устройством, чем машина Цузе или "Колосс". "Марк I" управлялся с помощью программы, которая вводилась с перфоленты. Это дало возможность, меняя вводимую программу, решать довольно широкий класс математических задач. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
В 1946 году американские ученые Джон Мокли и Дж. Преспер Эккерт сконструировали электронный вычислительный интегратор и калькулятор (ЭНИАК) - компьютер, в котором электромеханические реле были заменены на электронные вакуумные лампы. Применение вакуумных ламп позволило увеличить скорость работы ЭНИАК в 1000 раз по сравнению с "Марк I". ЭНИАК состоял из 18000 вакуумных ламп, 70000 резисторов, 5 миллионов соединительных спаек и потреблял 160 кВт электрической энергии, что по тем временам было достаточно для освещения большого города. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
В 1945 году Джон фон Нейман подготовил отчет, в котором определил следующие основные принципы работы и элементы архитектуры компьютера: 
1. Компьютер состоит из процессора (центрального обрабатывающего устройства), памяти и внешних устройств. 
2. Единственным источником активности (не считая стартового или аварийного вмешательства человека) в компьютере является процессор, который, в свою очередь, управляется программой, находящейся в памяти. 
3. Память компьютера состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес. Каждая ячейка хранит команду программы или единицу обрабатываемой информации. Причем и команда, и информация имеют одинаковое представление. 
4. В любой момент процессор выполняет одну команду программы, адрес которой находится в специальном регистре процессора - счетчике команд.  
5. Обработка информации происходит только в регистрах процессора. Информация в процессор поступает из памяти или от внешнего устройства.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
6. В каждой команде программы зашифрованы следующие предписания: из каких ячеек взять обрабатываемую информацию; какие операции совершить с эй информацией; в какие ячейки памяти направить результат; как изменить содержимое счетчика команд, чтобы знать, откуда взять следующую команду для выполнения. 
 
7. Процессор исполняет программу команда за командой в соответствии с изменением содержимого счетчика команд до тех пор, пока не получит команду остановиться. 
В дальнейшем архитектура фон Неймана незначительно изменялась и дополнялась, но исходные принципы управления работой компьютера с помощью хранящихся в памяти программ остались нетронутыми, Подавляющее большинство современных компьютеров построено именно по архитектуре фон Неймана.  
 
 В 1951 году был создан первый компьютер в котором были реализованы все принципы архитектуры фон Неймана.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Второе поколение  компьютеров (1956-1963 годы)  
Машинный язык, применявшийся в первом поколении компьютеров, был крайне неудобен для восприятия человеком. Числовая кодировка операций, адресов ячеек и обрабатываемой информации, зависимость вида программы от ее места в памяти не давали возможности следить за смыслом программы. Для преодоления этих неудобств был придуман язык ассемблер. Для записи кодов операций и обрабатываемой информации в ассемблере используются стандартные обозначения, позволяющие записывать числа и текст в общепринятой форме, а для кодов команд - принятые мнемонические обозначения. Для обозначения величин, размещаемых в памяти, можно применять любые имена, отвечающие смыслу программы. После ввода программы ассемблер сам заменяет символические имена на адреса памяти, а символические коды команд на числовые. Использование ассемблера сделало процесс написания программ более наглядным.  
В 1947 году сотрудники американской компании "Белл" Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Бреттейн изобрели транзистор. В 1954 году компания Texas Instruments объявила о начале серийного производства транзисторов, а в 1956 году ученые Массачусетского технологического института создали первый полностью построенный на транзисторах компьютер ТХ-О. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Третье поколение компьютеров (1964-1971 годы) 
В 1964 году появился язык программирования Бейсик (BASIC - Beginner's All-Purpose Symbolic Instruction Code), предназначенный для обучения начинающих программистов. Бейсик обеспечивал быстрый ввод и проверку программ. Бейсик не очень подходил для написания серьезных программ, однако он давал общее представление о программировании и позволял многим далеким от компьютеров людям быстро овладеть основными навыками программирования. В 1970 году щвейцарец Никлас Вирт разработал язык программирования Паскаль, также предназначенный для обучения принципам программирования. Создававшийся как язык для обучения, Паскаль оказался очень удобен для решения многих прикладных задач. Он прекрасно обеспечивал применение методов структурного программирования, что стало необходимо при создании больших программных систем.  
В 1958 инженер компании Texas Instruments Джек Килби предложил идею интегральной микросхемы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В 1964 году компания IBM выпустила  компьютер 1MB System 360, построенный на основе интегральных микросхем. 
В 1968 году на одной из конференций Дуглас Энгельбарт из Станфордского института продемонстрировал созданную им систему взаимодействия компьютера с пользователем, состоящую из клавиатуры, указателя "мышь" и графического интерфейса, а также некоторые программы, в частности текстовый процессор и систему гипертекста. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Четвертое поколение компьютеров (с 1971 года и по настоящее время) 
современное развитие языков.  
В 1965 году председатель совета директоров компании "Интел" Гордон Мур предположил, что количество элементов на интегральных микросхемах должно удваиваться каждые 18 месяцев. 
В дальнейшем это правило, известное как закон, было применено к скорости микропроцессоров и до сих пор не нарушалось. В 1969 году компания "Интел" выпустила еще одно важное для развития вычислительной техники устройство - микропроцессор.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Одним из пионеров в производстве персональных компьютеров была компания Apple. Ее основатели Стив Джобс и Стив Возняк собрали первую модель персонального компьютера в 1976 году и назвали ее Apple I. 
В 1984 году компания Apple представила компьютер "Макинтош". Операционная система "Макинтоша" включала в себя графический интерфейс пользователя, позволявший вводить команды, выбирая их с помощью указателя "мышь".  
На протяжении всего 50 лет компьютеры превратились из неуклюжих диковинных электронных монстров в мощный, гибкий, удобный и доступный инструмент. Компьютеры стали символом прогресса в XX веке. По мере того как человеку понадобится обрабатывать все большее количество информации, будут совершенствоваться и средства ее обработки - компьютеры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

А что предлагает современное  развитие компьютерных систем?

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Наверное в те времена даже представить не могли что все эти огромные и медленные вычислительные машины превратятся в супер быстрые компьютеры которые будут в миллиарды раз быстрее и в тысячи раз меньше. 
И даже сам Джон фон Нейман посмеялся бы если ему сказали что в 21 веке,  тонны железа, стекла и километры проводов ЭВМ его времени превратятся в миниатюрные гаджеты которые поместятся на ладони человека. 
Итак, новые технологии и всевозможные IT-разработки стали достоянием широкой общественности. Современный мобильный телефон умещается на ладони и скрывает в себе больше вычислительной мощности, чем «шкафы» эпохи ассемблера и ПЛ/1. Органические дисплеи позволяют получить четкую и яркую картинку. Информация путешествует «по воздуху», а доступ в cеть можно получить практически из любой точки мира.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                                                                
 
                                                                                                                               
 
                               
 
                                                                                                                               
 
 
                                                                                                                                        
                                                                                                                                vs                                                                                                                                            
                                                  
 
                                                         66 тыс. опер./сек                               
 
                                                            128 Кбайт     
сложнейший интерфейс между эвм и программистом                                                                                                      
 
 
 
 
 
 
                             
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
На данный момент современное развитие компьютеров находится на четвёртом поколении. 
Современные компютерные технологии невероятно отличаются от компьютеров третьего поколения , даже от самых первых ЭВМ четвёртого поколения. 
Сейчас компьютеры выполняют все операции неподсильные человеку- 
это сложнейшие вычисления, моделирование физических объектов и процессов, обработка фото, видео, звуков, радиосигналов. 
Их можно встретить везде начиная от холодильника до космичекого корабля. 
Компьютер сейчас это больше чем просто вычислительная машина. Для обычных пользователей это машина развлечений. Но для многих людей он также остаётся серьёзным инструментом для работы . Возможности современных ПК безграничны. А их безграничность уперается в создание новых технологий .  
Например компания Intel совершила очередную революцию в полупроводниках. Новейшие разработки ее инженеров позволят вывести функциональные параметры вычислительных процессоров на принципиально иной уровень.   
компания собирается уже в этом году выпустить в продажу центральные процессоры с принципиально новым типом транзисторов. Не секрет, что производительность любого микропроцессора напрямую зависит от количества элементов, из которых он состоит. Грубо говоря, удвоение числа электронных элементов может привести к удвоению вычислительной мощности. Главный же вопрос заключается в том, как разместить все эти элементы внутри одного маленького корпуса. Разумно предположить, что одним из главных факторов успеха в этом процессе стало уплотнение элементов внутри процессора. Фактически на одинаковой по размерам поверхности удалось расположить существенно больше транзисторов. Вдобавок изменение физических свойств, а именно структуры самого транзистора привело к резкому повышению быстродействия каждого элемента и процессора в целом. Основой современного CPU является полевой транзистор, управляемый затвором, – подача напряжения на затвор регулирует пропускание тока от стока к истоку. Исторически все транзисторы, применяемые в микроэлектронике, изготавливались на кремниевой подложке. Неуклонно растущие требования к вычислительной мощности показали, что использование базовой структуры становится все менее оправданным – вместе с уменьшением размеров элемента стремительно возрастали токи утечки, существенно ухудшавшие свойства транзисторов. Формально компания Intel объявила о намерении выпустить в свет процессоры Ivy Bridge уже в этом году. Они являются логическим продолжением чипов с архитектурой Sandy Bridge и отличаются лишь новым технологическим процессом 22 нм. За этими сухими цифрами таятся годы исследований у самых пределов фундаментальных наук. Переход к каждому следующему технологическому процессу дается с огромными усилиями. Так, например, чтобы перейти от 45-нанометрового процесса к 32-нанометровому понадобилось пересмотреть базовый принцип литографической печати – пришлось осуществлять печать элементов в несколько проходов. Следующий же переход к 22 нм заставил инженеров компании отказаться от привычной печати в оптической среде – фактически было достигнуто максимальное разрешение оптики в воздухе, и для реализации задуманного потребовалось перенести печать в жидкостную среду, радикально увеличив оптическое разрешение.