Логотип Автор24реферат
Задать вопрос
Реферат на тему: СССР - США и остальной мир: история развития и сравнительная характеристика первых поколений вычислительных машин
63%
Уникальность
Аа
27576 символов
Категория
Авиационная и ракетно-космическая техника
Реферат

СССР - США и остальной мир: история развития и сравнительная характеристика первых поколений вычислительных машин

СССР - США и остальной мир: история развития и сравнительная характеристика первых поколений вычислительных машин .doc

Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также промокод Эмоджи на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.

Введение

Современные мир достаточно трудно представить без компьютеров. На рубеже становления вычислительной техники компьютеры применялись для узкоспециализированных задач, но по мере развития технологии и техники, компьютер из устройства для выполнения определенных задач превратился в устройство для выполнения различных задач, таких как набор текста, работа с электронными таблицами, разработка различных приложений и сайтов, создание видео, а также для развлечений.
Персональный компьютер открыл доступ к вычислительным ресурсам и если в середине 50-ых годов вычислительную машину могли позволить себе лишь крупные компании и корпорации, то в настоящий момент приобрести компьютер может позволить себе практически каждый. Хотя, стоит отметить, что на рубеже 50-ых годов 20 века компьютеры представляли собой достаточно большое устройство, занимавшее одну комнату, а в настоящий момент компьютер может уместиться на ладони человека и при этом может выполнять массу различных задач.
Но путь к такому совершенству технологий для человечества был непростым. Много веков люди стремились к тому, чтобы иметь возможность решать сложные задачи. При этом они понимали, что решить задачу можно выполнив последовательность действий. С попыток изобрести устройство, которое будет решать задачу с помощи последовательности действий и началось становление современного персонального компьютера.

Предпосылки к созданию ЭВМ

Уже в древности был придуман абак, который применялся для арифметических вычислений в Древней Греции и Древнем Риме. В 1642 году Блезом Паскалем была изобретена механическая арифметическая машина, которая стала первым реально работающим механическим устройством. Его основной элемент — зубчатое колесо. В 1671 году немецкий ученый и философ Густав Лейбниц изобрел арифмометр — устройство, которое позволяло складывать, умножать, делить и вычитать числа.
В 1801 году Жозеф Мари Жаккар изобрел и внедрил в производство свой ткацкий станок, который управлялся перфокартой. Перфокарты вплоть до 70-ых годов 20 века являлись основными носителями информации. Такой носитель информации уже в то время позволял удобно работать с информацией, поскольку программа представляла из себя набор перфокарт, собранных в колоду. Карту в такой колоде можно было заменить, добавить количество карт в любое место, да и просто изменить информацию на перфокарте, путем добавления новых отверстий.[1]
В 1823 году математик Чарльз Бэббидж занялся машинами для вычислений, но при этом его машины могли печатать результаты вычислений на пластинке для фотопечати. При этом планировалось, что машина будет использовать паровой двигатель, что и привело к тому, что Бэббиджу не удалось довести свой проект до логического завершения. Однако, его идеи положили начало принципу использования внешних устройство для выдачи результатов.
Его начинания завершил до логического завершения ученый Шойц, который в 1853 году сумел реализовать магину Бэйббиджа.
Идеи Бэйббиджа развивались и использовались другими учеными. В 1890 году американский ученый Герман Холлерит разработал машину, которая работала с таблицами данных. Эту машину использовали при переписи населения США в 1890 году. В скором времени Холлерит создал фирму, которая стала предшественницей компании IBM.
В начале 20 века центр разработок вычислительных машин перемещается в Германию, где в 1938 году немецкий инженер Конрад Крузе изобрел машину «Z1». Это вычислительное устройство стало первым, которое работало на двоичной системе исчисления и выполняла операции с плавающей запятой.[1]
В Америке в это время велась работа над созданием электромеханических машин подобного класса. В 1944 году под руководством Говарда Эйкена создается вычислительная машина Марк-1. Она, как и машина Кузе, работала на реле и оперировала данными в десятичной форме.
Использование реле в электронно-вычислительных машинах накладывало ограничения на их работу и требовалось найти новую элементную базу для этих устройств. Основой для будущих ЭВМ стала электронная лампа, созданная в 1906 году Ли де Форестом. В 1946 году создается первая машина, которая использовала вакуумные лампы — ENIAC. Она содержала 18 000 ламп, весила 30 тонн и занимала помещение площадью 200 квадратных метров. При этом машина потребляла мощность 174 кВт; При этом она выполняла 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду и имела тактовую частоту 100кГц. Машина выполняла операции в десятичной системе, а ее программирование осуществлялось подключениями и переподключениями разъемов и переключателей. Такой способ работы с ЭВМ вызывал проблемы, всевозможные ошибки, а кроме того, машина имела достаточно низкую надежность, поскольку электронные лампы достаточно чувствительны к режимам работы. Ученые подсчитали, что машина такой сложности имела 18 000 возможных причин отказа в секунду. В среднем, ENIAC работала 20 часов без отказа. [1],[2]
Тем не менее изобретение этой машины толкнуло ученых на создание более совершенных систем. С проектом ENIAC связано имя ключевой фигуры в истории развития ЭВМ — Джона фон Неймана, который предложил записывать данные в память машины так, чтобы их можно было модифицировать в процессе ее работы. Этот принцип использовали в новом проекте, получившим название EDVAC. Машина была создана в 1951 году. В ней применялась двоичная система счисления, а оперативная память была построена на ртутных линиях задержки. Память хранила 1024 слова и слово состояло из 44 разрядов.
После создания этой машины человечество осознало, каких возможностей может оно достичь используя связку человек-машина. Отрасль стала стремительно развиваться.
До 80 — ых годов 20 века развитие ЭВМ принято делить на поколения. Всю историю можно разделить на 5 поколений.
В период 1945-1954 года формируется набор структурных элементов, который составляет основу любой ЭВМ. К этому времени разработчики сформировали список компонентов, из которых должна строится ЭВМ. Это центральный процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода. Центральный процессор должен состоять из арифметико-логического устройства и управляющего элемента. Машины этого, первого поколения работали на вакуумных лампах, поглощали значительное количество энергии и были ненадежны. С помощью этих ЭВМ решались задачи научного плана, при этом программы в эти ЭВМ можно было записывать в виде кода языка ассемблера.
С открытием 23 декабря 1947 года Ульямом Шокли, Уолтером Браттейном и Джоном Бардином транзистора, начинается новая эра в развитии вычислительной техники.
Вместе с заменой электронных ламп на полупроводниковые транзисторы изменился и принцип построения памяти ЭВМ. Для хранения информации стали применять не только перфокарты, но и магнитную ленту. Это значительно ускорило ввод и вывод информации.
Вместе с заменой электронных ламп на полупроводниковые транзисторы изменился и принцип построения памяти ЭВМ. Для хранения информации стали применять не только перфокарты, но и магнитную ленту

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

. Это значительно ускорило ввод и вывод информации.
Во многих машинах второго поколения функции общения с периферийными устройствами делегировались специализированным сопроцессорам. Например, в то время как периферийный процессор выполняет чтение или пробивку перфокарт, основной процессор выполняет вычисления или ветвления по программе. Одна шина данных переносит данные между памятью и процессором в ходе цикла выборки и исполнения инструкций, и обычно другие шины данных обслуживают периферийные устройства. На PDP-1 цикл обращения к памяти занимал 5 микросекунд; большинство инструкций требовали 10 микросекунд: 5 на выборку инструкции и ещё 5 на выборку операнда.
К началу 60-ых годов стали применять накопители информации на магнитных дисках. Применялась память и на магнитных сердечниках. Сердечники собирались в матрицу и поляризовались в двух направлениях. Это способствовало хранению одного бита информации.
Машины, которые строились по новому принципу, считаются электронно-вычислительными машинами второго поколения. И основное их отличие от первого поколения именно в элементой базе. Уменьшилось потребление электроэнергии, уменьшилось выделение тепла и отпала необходимость в мощном кондиционировании помещений.
С появлением компьютеров второго поколения расширилась сфера их применения. Их начали использовать в частных организациях, институтах. Это стало возможно из-за снижения стоимости этих ЭВМ, и появления специального программного обеспечения, начали разрабатываться предшественники операционных систем.[1]
Появились языки программирования высокого уровня, стали появляться компиляторы, стандартные библиотеки.
В компьютерах второго поколения начали применяться процессоры ввода-вывода, которые освобождали процессор от управления систмой ввода-вывода. Второе поколение ЭВМ разрабатывалось с 1955 по 1964 года.
Среди советских компьютеров второго поколения стал Минск-22. Он мог выполнять до пяти тысяч элементарных операций в секунду. Его оперативная память была построена на ферритовых сердечниках, объемом порядка шести – восьми тысяч чисел. В нем применялись магнитные диски, которые могли хранить несколько миллионов чисел. Д информации был через перфокарты и перфоленты. Для вывода даны к нему возможно было подключить алфавитное - цифровое печатающее устройство. Последующая модель Минск-32 могла выполнять уже 250 тысяч операций в секунду. Объем оперативной памяти составлял 65 536 байт.


Первые поколения советских ЭВМ

Разработка электронно-вычислительных машин в нашей стране началось под руководством двух ученых, Иссаком Семеновичем Бруком и Лебедевым Сергеем Алексеевичем. Они в 1950-1951 году независимо друг от друга создали первые цифровые ЭВМ.
И.С. Брук создал машину М-1, А С.А. Лебедев МЭСМ. В 1948 году И.С Брук совместно с Б.И. Рамеевым разработал проект цифровой электронно- вычислительной машины, и в этом же году они получили авторское свидетельство на свое изобретение. После этого Брук сильно увлекся идеей создания такой машины в своей лаборатории. В 1950 году 22 апреля Президент Академии наук СССР С.И. Вавилов утвердил постановление о разработке ЭВМ. С этого момента началась работа по созданию машины ЭВМ-1. К проект присоединился молодой радиотехник Н.Я. Матюхин и начал работу над трехвыводным сумматором на ламповых диодах и общей разработкой схемы математического узла машины. К сентябрю были получены первые положительные результаты и отработаны элементы. Был изготовлен макет одного сумматора и других логических блоков. Макет показал, что блоки будущей ЭВМ работают успешно и хорошо выполняют свою функцию. Было принято решение строить машину на выпрямителях КВМП-2-7, триггеры выполнить на двойных триодах 6Н8С, а клапаны на пентодах 6Ж4.[5]
В 1950 году началось производство машины. Для монтажа использовались панели разных типов – малые на 10 радиоламп и крупные на 22 лампы. Сначала был выполнен монтаж схем цифровой части. На малой панели полностью размещался один разряд арифметического узла вместе с триггерами, сумматорами и клапанами. Всего у М-1 было 25 панелей. На крупных панелях были изготовлены блоки умножения, деления, блок сложения и вычитания, блок для формирования и усиления импульсов.
Параллельно работам над созданием самой машины, шли работы и над созданием место под установку и сборку. Машина должна была располагаться в комнате, объемом 15 квадратных метров. В комнате располагался постамент, в центре постамента располагалась вентиляционная колонна. По бокам колонны устанавливались три стойки для крепления панелей с электронным схемами. Когда панели изготавливались, то они занимали свое штатное место в стойке и проводились испытания, настройка и стыковка.
К концу 1951 года были закончены арифметический узел, программный датчик и магнитный барабан. В августе машина могла в неавтоматическом режиме выполнять все арифметические операции, были завершены работы по отладке систем ввода-вывода и завершена система электропитания. Были выполнены работы и по технологиям программирования. Отрабатывались программы для решения на М-1 конкретных задач и решались задачи по подготовке программистов.[1]
Комплексная настройка завершилась решением ряда контрольных задач и по завершению был издан отчет по работе «Автоматическая цифровая вычислительная машина М-1». В отчете приводилось описание машины, устройство основных устройств и блоков, рекомендации по программированию. Работы были завершены 15 декабря 1951 года.[7]
Машина обладала следующими техническими характеристиками:
Быстродействие составляло 15-20 операций в секунду над 25 разрядными словами;
Система счисления двоичная с 25 разрядными словами;
Память: 256 слов на магнитном барабане и 256 слов на статических трубках;
Система команд двухадресная;
Элементная база: 730 ламп.


С.А. Лебедев начал заниматься вопросами создания электронных вычислительным машин в Киеве в 1948 году. Им в 1948-1949 годах были разработаны основные принципы построения подобных машин. В этом же году его лаборатория была переориентирована на создание электронной вычислительной машины МЭСМ.
В 1949 году были начаты исследования и проектирование электронных схем будущей машины. В 1950 году был изготовлен макет арифметического устройства и отработаны арифметические операции, а в 1951 году были проведены испытания.
На заседании ученого совета 8 января 1951 года С.А. Лебедев доложил о результатах испытания макета машины. Машина может выполнять сложение, вычитание, деление, умножение и другие действия. Кроме того, машина имеет возможность добавления операций.[5]
Для решения задач применяются электронные реле, которые перебрасывают ток из одной лампы в другую путем подачи импульсов на сетку. Такой подход позволял проводить сложные действия. В машине применяется двоичная система. Помимо основных арифметических блоков машина имеет блоки управления и запоминания.
Далее была поставлена задача перевести макет электронной вычислительной машины в полноценную

50% реферата недоступно для прочтения

Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее время!

Промокод действует 7 дней 🔥
Больше рефератов по авиационной и ракетно-космической технике:

СССР - США и остальной мир: история развития и сравнительная характеристика первых поколений вычислительных машин

27576 символов
Авиационная и ракетно-космическая техника
Реферат
Уникальность

Передовые методы организации воздушного пространства и ОПВД (например: США, Евроконтроль, Канада и т.п)

15477 символов
Авиационная и ракетно-космическая техника
Реферат
Уникальность

Современное состояние и перспективы развития войск Военно-воздушных сил, как рода Воздушно-космических сил ВСРФ

32907 символов
Авиационная и ракетно-космическая техника
Реферат
Уникальность
Все Рефераты по авиационной и ракетно-космической технике
Закажи реферат

Наш проект является банком работ по всем школьным и студенческим предметам. Если вы не хотите тратить время на написание работ по ненужным предметам или ищете шаблон для своей работы — он есть у нас.