Классификация вычислительных машин.

История построения вычислительных машин.

Английский математик Чарльз Беббидж c 1820 по 1856 гг. первым работал над разработкой вычислительной машины, которую назвал аналитической. Машина должна была решать сложные арифметические задачи, выполняя необходимые действия над данными. Основные идеи Ч. Беббиджа относительно строения и работы машины - устройства введения - выведения, память и арифметическое устройство, данные, условная передача управления в зависимости от полученного результата легли в основу построения и работы первого компьютера.

Позднее Ада Лавлейс, сформулировала принцип программной работы аналитической машины: машина должна была работать за командами, введенными из перфокарт. Электромеханические машины. В конце 19 века были изобретены ЭВМ. В 20-х годах очевидной стала связь между электрическими схемами и булевой алгеброй. Это дало возможность на базе электромагнитных реле построить для вычислительных машин сложные логические схемы. Изобретателем автоматической вычислительной машины считают немецкого ученого Конрада Цузе. В Германии машину на базе электромагнитных реле построили в 1941 г. Аналогичные машины были разработаны в США (проект Айткена "Марк 1"), их использовали для вычислений во время роботы над созданием атомной бомбы, а также для расчетов траекторий ракет. Электронные машины. Во время второй мировой войны профессор Джон Атаиасов (Болгария) и его ассистент К. Бери (США) для построения логических схем использовали электронные радиолампы и создали первую ЭВМ, которую называли "ABC", но она еще не была универсальной. Первую универсальную ЭВМ (ЕНИАК) сконструировали в США в 1946г. На первых компьютерах в случае замены одной программы нужно было изменять способ соединения блоков машины. Этот недостаток устранил Морис Уилкс из Англии, построив в 1949 г. машину "ЕДСАК", где впервые реализовал сформулированный Джоном Фон Нейманом принцип сохранения программы в памяти машины. В 1951 г. в США начался серийный выпуск универсальных компьютеров марки "ЮНИАК". Следующим шагом в истории компьютерной техники стало изобретение транзистора в 1947 году. Они стали заменой лампам. О компьютерах на транзисторах говорят как о «втором поколении», которое доминировало в 1950-х и начале 1960-х. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности. В 1959 году на основе транзисторов IBM выпустила мейнфрейм IBM 7090 и машину среднего класса IBM 1401. IBM 1401 использовала перфокарточный ввод и стала самым популярным компьютером того времени: в период 1960—1964 гг. было выпущено более 100 тыс. экземпляров. В IBM 1401 использовалась память на 4000 символов (позже увеличенная до 16 000 символов). В 1960 году IBM выпустила транзисторную IBM 1620. Модель стала популярна в качестве научного компьютера, было выпущено около 2000 экземпляров. В машине использовалась память на магнитных сердечниках объёмом до 60 000 десятичных цифр. Бурный рост использования компьютеров начался с т. н. «3-им поколением» вычислительных машин. Начало этому положило изобретение интегральных схем, которые независимо друг от друга изобрели лауреат Нобелевской премии Джек Килби и Роберт Нойс. Позже это привело к изобретению микропроцессора Тэдом Хоффом (компания Intel).Появление микропроцессоров привело к разработке микрокомпьютеров — небольших недорогих компьютеров, которыми могли владеть небольшие компании или отдельные люди. Микрокомпьютеры, представители четвёртого поколения, первые из которых появился в 1970-х, стали повсеместным явлением в 1980-х. Стив Возняк, один из основателей Apple Computer, стал известен как разработчик первого массового домашнего компьютера, а позже — первого персонального компьютера.

Классификация вычислительных машин.

ЭВМ -комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. ВМ могут быть классифицированы по ряду признаков: 1) По принципу действия ВМ делятся на 3 больших класса: аналоговые, цифровые и гибридные. Критерием деления ВМ является форма представления информации, с которой они работают. ЦВМ -цифровые ВМ, или ВМ дискретного действия- работают с информацией, представленной в дискретной, (цифровой) форме. АВМ — аналоговые ВМ, или ВМ непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений некой физической величины (чаще всего электрического напряжения). ГВМ - гибридные ВМ, или ВМ комбинированного действия - работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.В экономике, науке и технике получили широкое распространение ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации —электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере. 2)По этапам создания и элементнойбазекомпьютеры условно делятся на поколения: 1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах. 2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах). 3-е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции. 4-е поколение, 80-90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых — микропроцессор. 5-е поколение, настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы. 6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем. 3) По назначению ВМ можно разделить на 3 группы: 1)Универсальные ВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических, экономических, математических, информационных задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Их характерными чертами являются: - высокая производительность;- разнообразие форм обрабатываемых данных(двоичных, десятичных, символьных);- обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;- большая емкость оперативной памяти;- развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств. 2) Проблемно-ориентированные ВМ предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, с управлением технологическими объектами, с регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, с выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными компьютерами аппаратными и программными ресурсами. 3) Специализированные ВМ предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Узкая ориентация позволяет четко специализировать их структуру, снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ВМ можно отнести, программируемые микропроцессоры специального назначения, адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами. 4)По размерам и вычислительной мощности ВМ можно разделить на сверхбольшие (суперкомпьютеры), большие, малые и сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ). 5)По функциональным возможностям ВМ классифицируются по следующим технико -эксплуатационным характеристикам:- быстродействие (количество операций, выполняемых машиной за единицу времени); - разрядность и формы представления чисел, которыми оперирует компьютер; - номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств; - номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации; - типы и пропускная способность устройств связи;- многозадачность; - типы и технико-эксплуатационные характеристики ОС, используемых в машине;- наличие и функциональные возможности ПО;- программная совместимость с другими типами компьютеров; возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;- эксплуатационная надежность компьютера;- коэффициент полезного использования компьютера во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.

Дата добавления: 2015-08-05