Типы вычислительных устройств. История развития ВТ

Вычислительные устройства подразделяются на механические, аналоговые и цифровые.

Механические устройства, такие как счеты, арифмометры, логарифмические линейки, применяются очень мало.

Аналоговые вычислительные машины применяются для исследований в области кибернетики, для моделирования живых существ, в протезировании, в различных системах автоматического регулирования.

Наиболее широко распространены в настоящее время цифровые вычислительные устройства. Их можно условно классифицировать по следующим категориям:

1) портативные вычислители — калькуляторы;

2) элементы управления автоматизированными системами, навигационным оборудованием и т.п. — так называемые чипы;

3) элементы мобильных систем — сотовые телефоны;

4) вычислительные машины (ВМ).

История появления и развития ВТ начинается со времени использования человеком окружающих предметов или меток для счета, хотя первым счетным инструментом была, несомненно, рука. В IV в. для облегчения вычислений стали использовать счеты.

Мудрецы Египта подарили миру созданную ими арифметику – науку о числах (арифмо означает число) и первый на Земле вычислительный прибор – абак (четвертое тысячелетие до н.э.).

Абак в переводе означает "пыль", "мелкий песок". На специальной доске раскладывали в определенном порядке камешки и, чтобы они не скатывались доску посыпали песком. Таким был первый персональный компьютер!

Со временем абак нашел почитателей во всем древнем мире. Знаменитый древнегреческий математик Пифагор считал счет на абаке обязательным разделом математики.

Постепенно человек усовершенствовал свой компьютер. Косточки для счета нанизали на нити. Получившиеся "бусы" натянули на рамку. Получились счеты. Отличие современных лишь в том, что вместо нитей стоят металлические спицы.

Еще около 1500 г. великий деятель эпохи просвещения Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства, что явилось для нас первой попыткой решить указанную задачу.

Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения было создано на базе механических часов. В 1623 году его разработал Вильгельм Шикард, профессор кафедры восточных языков в университете Тьюбингена (Германия).

Первую счетную машину, которая называлась арифмометр изобрел в XVII веке замечательный ученый Франции Блез Паскаль (1623 – 1662). Данная машина выпускалась серийно с 1642 г. (главным образом для нужд парижских ростовщиков и менял). Она выполняла любые арифметические операции. Умножение в ней производилось многократным сложением, деление – многократным вычитанием. Машина эта производила на современников неизгладимое впечатление. О ней писались поэмы, слагали легенды, потому, что впервые машина делала то, что еще совсем недавно мог делать только человек.

В 1642 – 43 гг. французский философ, теолог, физик Блез Паскаль изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел.

В 1673 г. Готфилд Лейбниц сконструировал арифмометр, способный выполнять четыре арифметических действия. На арифмометре можно было производить довольно сложные вычисления, но для это требовался счетчик — человек, работающий с арифмометром, который придерживался специально составленных инструкций последовательности действий. Впоследствии такие инструкции стали называть программами.

В первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж пытается создать автоматическое вычислительное устройство, которое само считывает программу с перфокарт (карты с отверстиями, которые уже широко применялись в ткацких станках) и имеет склад-память для хранения данных и промежуточных результатов. Но из-за низкого уровня развития техники в то время ему не удалось воплотить свою идею.

В 1941 г. немецкий инженер Конрад Цузе переоткрыл идеи Бэббиджа и, руководствуясь ими, построил машину, работающую на электромеханических реле.

В 1943 г. Говард Эйкен независимо от Конрада Цузе с помощью работ Бэббиджа построил на одном из предприятий фирмы IBM (Internetional Business Machine – международные бизнес машины) аналогичную машину «Марк-1». Над усовершенствованием машины, созданной Цузе и Эйкеном, стали работать несколько групп одновременно.

В этом же году группа исследователей под руководством Мочли и Экерта сконструировали машину, работающую на электролампах, что увеличило скорость работы машины в тысячу раз. Однако, чтобы настроить машину для решения конкретной задачи, т.е. задать программу, требовалось несколько часов или даже дней, так как необходимо было перепаять провода по соответствующей схеме. Чтобы упростить процесс введения программы, необходимо было создать машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти.

В 1945 г. математик Джон фон Нейман разработал основные принципы функционирования универсальных вычислительных машин. Эти принципы используются при создании современных компьютеров и называются его именем:

· арифметическо-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции;

· оперативная память хранит данные, программы, промежуточные результаты;

· устройства ввода-вывода — клавиатура, мышь, монитор, принтер и др. вводят данные в ВМ и выводят из нее;

· устройство управления руководит процессом, координирует работу всех устройств.

Дата добавления: 2015-10-13