3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

3.1. Этапы развития вычислительной техники

Историю совершенствования механизмов, облегчающих вычисления, можно разделить на три основных этапа:
1) механический: регистрируются механические перемещения элементов конструкции. Так как при этом можно предусмотреть любое количество различимых состояний, конструкции этого этапа ориентированы на десятичную систему счисления. В истории развития этих механизмов можно выделить следующие этапы:
– простейшие ручные приспособления (период с IV тысячелетия до н.э). К ним относятся палочки, счеты абак: глиняная пластинка с желобами, в которых определённым образом раскладывались камешки, русские счеты: камешки нанизаны на проволоку;
– вычислительные устройства: арифмометры разных конструкций (с середины XVII века). Первый удобный для расчетов арифмометр создал Блез Паскаль в 1642 году. Его машина могла выполнять сложение и вычитание чисел с 6 – 8 разрядами и имела небольшие габариты. Следующий этап в принципиальном усовершенствовании арифмометров принадлежит Лейбницу. В 1673 году он представил машину, которая могла выполнять четыре арифметических действия;
– автоматизация вычислений – механические устройства, работающие по заданной программе. Идея разделения информации на команды и данные принадлежит Чарльзу Бэббиджу, который в 1822 году представил машину, которая могла рассчитывать таблицы не очень сложных функций.
В механических арифмометрах использовался принцип работы часового механизма: система взаимосвязанных зубчатых колес разного диаметра, в которой поворот каждого колеса на один зубчик соответствовал изменению на единицу определенного разряда числа.
2) Электромеханический – в счетных устройствах используются электромагнитные реле (первая половина XX века). Первая машина такого типа была построена немецким инженером Конрадом Цузе в 1941году. В 1943 году появились машины Марк-1, затем Марк-2, созданные американцем Говардом Эйкеном. Эти машины выполняли арифметические операции с 23-значными десятичными числами и работали гораздо быстрее механических.
3) Электронный – регистрируются не механические смещения, а состояния элементов конструкции. При этом оказалось удобнее всего использовать не десятичную, а двоичную систему счисления (включено/выключено, заряжено/разряжено, есть контакт/нет контакта). Первая машина такого типа, ENIAC (Electronic Numeral Integrator And Computer), была создана в США под руководством группы специалистов Говарда Эйкена, Дж. Моучли, П. Эккерта и введена в эксплуатацию 15.02.1945 г.
По элементной базе выделяют 5 поколений ЭВМ (периоды указаны условно):
– первое поколение – на электровакуумных лампах (1945–1955 г.г.);
– второе поколение – на транзисторах (1955-1965 г.г.);
– третье поколение – на микросхемах. Разрабатываются семейства машин с единой архитектурой, что приводит к программной совместимости, т. е. при появлении новой марки ЭВМ отпала необходимость переписывать заново все программы, которые были разработаны для предыдущей марки (1965–1970 г.г.);
– четвѐртое поколение – на интегральных схемах. Это существенно увеличило скорость работы, уменьшило энергоёмкость, стоимость и габариты ЭВМ. Происходит переход к персональным ЭВМ. Создаются многопроцессорные и многомашинные комплексы (с 1970 г.);
– пятое поколение – суперкомпьютеры на больших интегральных схемах. Используются магнитные, лазерные, голографические принципы различения состояний. Машины этого поколения ориентированы на логическое программирование (обслуживание экспертных систем, плохо формализованных задач).