Мир цифровой техники. Доклад: Персональные ЭВМ. История создания. Место в современном мире
Компьютеpы появились очень давно в нашем миpе, но только в последнее вpемя их начали так усиленно использовать во многих отpаслях человеческой жизни. Ещё десять лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер - они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. А теперь? Теперь в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошёл в жизнь самих обитателей дома.
Сама идея создания искусственного интеллекта появилась давным давно, но только в 20 столетии её начали приводить в исполнение. Сначала появились огромные компьютеры, которые были подчастую размером с огромный дом. Использование таких махин, как вы сами понимаете, было не очень удобно. Но что поделаешь? Но мир не стоял на одном месте эволюционного развития - менялись люди, менялась их Среда обитания, и вместе с ней менялись и сами технологии, всё больше совершенствуясь. И компьютеры становились всё меньше и меньше по своим размерам, пока не достигли сегодняшних размеров.
Но человеку ведь тоже надо как-нибудь общаться с машиной - ведь кому нужна неуправляемая машина? Сначала люди вели своё общение с компьютерам посредством перфокарт. Перфокарты - это небольшие карточки, на которые нанесены ряды цифр. У компьютера имелся “дисковод”, в который вставлялись сами карты и он при помощи маленьких иголочек ставил дырочки на цифрах. Такое общение мало кому доставляло удовольствие - ведь не очень удобно таскать с собой кучи перфокарт, которые после одного использования приходилось выбрасывать.
Но, как и другие технологии, процесс общения человека с искусственным интеллектом претерпел кое-какие изменения. Теперь человек проводит свою беседу с компьютером при помощи клавиатуры и мышки. Это довольно удобно и иногда даже доставляет удовольствие человеку.
Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие нуачно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются. Этому в значительной степени способствует распространение персональных ЭВМ, и особенно микроЭВМ.
За время, прошедшее с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из “волшебного”, но при этом дорогого, уникального и перегретого нагромождения электронных ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам машину - персональный компьютер - состоящий из миллионов крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие пластмассовые коробочки.
В результате этого превращения компьютеры стали применяться повсюду. Они управляют работой кассовых аппаратов, следят за работой автомобильных систем зажигания, ведут учёт семейного бюджета, или просто используются в качестве развлекательного комплекса… Но это только малая часть возможностей современных компьютеров. Более того, бурный прогресс полупроводниковой микроэлектроники, представляющей собой базу вычислительной техники, свидетельствует о том, что сегодняшний уровень как самих компьютеров, так и областей их применения является лишь слабым подобием того, что наступит в будущем.
Компьютеры начинают затрагивать жизнь каждого человека. Если вы заболеете, и если вас направят в больницу, то попав туда, в окажетесь в мире, где от компьютеров зависят жизни людей (в части современных больниц вы даже встретите компьютеров больше, чем самих пациентов, и это соотношение будет со временем расти, перевешивая число больных). Постепенно изучение компьютерной техники пытаются вводить в программы школьного обучения как обязательный предмет, чтобы ребёнок смог уже с довольно раннего возраста знать строение и возможности компьютеров. А в самих школах (в основном на западе и в Америке) уже многие годы компьютеры применялись для ведения учебной документации, а теперь они используются при изучении многих учебных дисциплин, не имеющих прямого отношения к вычислительной технике. Даже в начальной школе компьютеры внедряются для изучения курсов элементарной математики и физики. Сами микропроцессоры получили не менее широкое распространение чем компьютеры - они встраиваются в кухонные плиты для приготовления пищи, посудомоечные машины и даже в часы.
Очень широкое распространение получили игры, построенные на основе микропроцессоров. Сегодня игровая индустрия занимает очень большую часть рынка, постепенно вытесняя с него другие развлечения детей. Но для детского организма очень вредно сидеть часами за монитором и отчаянно нажимать на клавиши, так как у ребёнка может развиться своеобразная болезнь - когда у него только одно на уме - компьютер, и больше ничего. Дети с такой болезнью обычно становятся агрессивными, если их начинают ограничивать в доступе к играм. У таких детей сразу пропадает какое-либо желание делать что-то, что не относится к компьютеру и что им не интересно - так они начинают забрасывать свою учёбу, что ведёт к не очень хорошим последствиям.
Уже сейчас компьютеры могут чётко произносить различные фразы, словосочетания, проигрывать музыку и.т.д. Человек теперь может сам записать какие-нибудь слова, предложения и даже музыкальные композиции на своём компьютере для того, чтобы потом компьютер мог их воспроизводить в любое назначенное время.
Компьютеры способны также воспринимать устную речь в качестве сигналов, однако им приходится выполнять большую работу по расшифровке услышанного, если форма общения жестко не установлена. Ведь одну и ту же команду один и тот же человек может произнести несколькими способами, и всё время эта команда будет звучать по-разному; а в целом мире - миллиарды людей, и каждый произносит одну и ту же команду несколькими различными способами. Поэтому в данное время довольно сложно создать компьютер, который будет управляться при помощи голоса человека. Многие фирмы пытаются решить эти проблемы. Некоторые фирмы делают небольшие шажки на пути к данной цели, но всё равно эти шажки пока ещё почти незаметные.
Но проблема распознавания речи является частью более широкой проблемы, называемой распознаванием образов. Если компьютеры смогут хорошо распознавать образы, они будут способны анализировать рентгенограммы и отпечатки пальцев, а также выполнять многие другие полезные функции (сортировкой писем они занимаются уже сейчас). Следует заметить, что человеческий мозг прекрасно справляется с распознаванием образов даже при наличии различных шумов и искажений, и исследования в этой области, направленные на приближение соответствующих возможностей компьютера к способностям человека, представляются весьма перспективными. Если компьютеры смогут достаточно качественно распознавать речь и отвечать на неё в словесной форме, то, по-видимому, станет возможным вводить в них в этой форме программы и данные. Это позволит в буквальном смысле слова говорить компьютеру, что он должен делать, и выслушивать его мнение по этому поводу при условии, конечно, что выдаваемые ей указания чёткие, не содержат противоречий и.т.д.
Устное общение с компьютерами позволит упростить его программирование, однако остаётся нерешённая проблема, на каком именно языке следует с ним общаться. Многие предлагают для этих целей английский язык, но он не обладает точностью и однозначностью, необходимыми с точки зрения компьютера и исполняемых в нём программ. В этой области уже многое сделано, но ещё много предстоит сделать.
Мы часто жалуемся, что другие люди не понимают нас; но пока и сами персональные компьютеры не способны до конца понять нас, или понять, что мы хотим сказать с полуслова. И в течение какого-то периода времени нам придётся довольствоваться такими машинами, которые просто следуют нашим указаниям, исполняя их “с точностью до миллиметра”.
Для общения с компьютерами, ещё во времена перфокарт, тогдашние программисты использовали язык программирования, очень похожий на современный Ассемблер. Это такой язык, где все команды, поступающие к компьютеру пишутся подробно при помощи специальных слов и значков{?}.
В наше время усиленно используются языки программирования более высокого уровня, работать с которыми намного легче чем с Ассемблером, так как в них одно слово может заменять сразу несколько команд. И притом большинство языков программирования высокого уровня в названиях команд, используемых при общении с компьютером, используют эквиваленты, названные на английском языке, что, естественно, облегчает программирование. Но в них есть один минус по сравнению с языками, подобными Ассемблеру - в Ассемблере все команды, поступаемые из программы чётко распределяются в памяти компьютера, занимая свободные места, тем самым значительно выигрывая в скорости; а языки высокого уровня не умеют этого, соответственно теряя в скорости исполнения программы. А в нашем сегодняшнем мире всем известно, что: “Время - деньги”.
Робототехника также представляет собой перспективную область применения компьютеров. На промышленных предприятиях используется сейчас множество робототехнических устройств; неожиданные и удивительные виды роботов начинают заполнять и научно-исследовательские лаборатории. Существуют множество хирургических и точных производственных операций, которые могут и будут выполняться роботами, управляемыми компьютерами (так как во многих случаях роботы справляются с этими действиями лучше чем люди). Возможность и целесообразность применения роботов в качестве слуг, официантов, билетных кассиров и в других ролях уже нашли своё отражение в продукции кино и телевидения, в книгах. Но, к сожалению, пока - это всё мечты, которые люди постепенно пытаются воплотить в реальность.
{КУДА ВОТКНУТЬ РАЗЪЯСНЕНИЯ ПРО ПОКОЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ?}
Но ведь не всеми качествами компьютер уступает своему создателю - человеку. Ведь он способен теперь решать задачи повышенной сложности в любых количествах за очень быстрый промежуток времени и притом без ошибок в вычислениях. Раньше, при компьютерах первых поколений, конечно, все тяжёлые вычисления легче было производить вручную, избегая привлечения ЭВМ в процесс решения. Это приносило много ошибок, но зато было менее хлопотно и главное - намного быстрее. С появлением компьютеров, начиная примерно, с 4-ого поколения проблема скорости расчётов отпала сама собой, и человек уступил свою пальму первенства своему ”детищу” - компьютерам. Но самый большой плюс, которым обладали компьютеры, ещё со времён ЭВМ - память компьютера. С самого начала память ЭВМ, благодаря мастерству разработчиков запоминающих устройств, начала вести конкуренцию с памятью человека, медленно, но уверенно превышая объём человеческой. На первых порах она была немного меньше чем объём памяти человека, но вскоре превысила эту планку, и теперь нам уже тяжело сравнить эти два параметра, так как машина ушла от человека далеко вперёд.
Хотя, пока компьютер уступает человеку с точки зрения творческой деятельности, потому что машина не наделена пока такими качествами, которые смогли бы ей помочь создать что-нибудь новое, что не введено в её память самим человеком.
Боьшинство людей, по-видимому, считают, что термины “вычислительная машина” и “вычислительная техника” синонимами и связывают их с физическим оборудованием, как, например, микропроцессором, дисплеем, дисками, принтерами и другими истройствами, привлекающими внимание людей, когда человек видит компьютер. Хотя эти устройства и важны, всё-таки они составляют только “верхушку айсберга”. На начальном этапе использованаия современного компьютера мы имеем дело не с самим компьютером, а с совокупностью правил, называемых языками программироваания, на которых указываются действия, которые должен выполнять компьютер. Важное значение языка программирования подчёркивается тем фактом, что сама вычислительная машина может рассматриваться как аппаратный интерпретатор какого-нибудь конкретного языка, который называется машинным языком. Для обеспечения эффективной работы машины разработаны машинные языки, использование которых представляет известные трудностидля человека. Большинство пользователей не чувствуют этих неудобств благодаря наличию одного или нескольких языков, созданных для улучшения связи человека с машиной. Гибкость вычислительной машины проявляется в том, что она может исполнять программы-трансляторы (в общем случае онм называются компиляторами или интерпретаторами) для преобразования программ с языков, ориентированных на пользователей, в программы на машинном языке. (В свою очередь даже сами программы, игры, системные оболочки являются ни чем иным, как довольно простая программа-транслятор, которая по мере работы, или игры обращается при помощи своих команд к “компьютерным внутренностям и наружностям”, транслиуя свои команды в машинные языки. И всё это происходит в реальном времени.)
Компьютеры проникли во все сферы деятельности человека, начиная с начального образования и заканчивая изучением новейших технологий, изучения новых видов материи, неизвестных пока человечеству. Применение компьютерных технологий облегчает процесс образования в средних и высших учебных заведениях как самих учеников, студентов, так и рабочего персонала.
Благодаря разнообразию программного и аппаратного обеспечения сегодня возможно использование всех потенциальных возможностей компьютерных технологий. Это позволяет хранить огромное количество информации, занимая при этом минимальное место. Также компьютерные технологии позволяют быстро эту информацию обрабатывать и держать ее в защищенном виде.
Широкое распространение ПК сыграло огромную роль в развитии рынка труда. Автоматизация обработки информации позволяет в считанные секунды проделать работу, на которую раньше терялись недели, информирование руководителей о состоянии предприятий и рабочих мест происходит мгновенно. Увеличивается экономический потенциал в области страховых и финансовых услуг благодаря возросшему обмену услуг. Внедрение компьютерных технологий для введения новых форм занятости и организации труда.
На разработку новых проектов затрачивается гораздо меньше времени, ибо не надо тратить массу времени на вычислительные процессы и можно полностью посвятить время самому процессу. Большую роль компьютерные технологии играют в медицине, создаются различные виртуальные модели развития заболеваний, создаются огромные базы информации на основании которых изобретаются новые препараты для лечения.
Компьютер сегодня является средством для общения, а сама связь на данный момент самая дешевая. Для людей с ограниченными возможностями порой это единственный способ не только общения, но и благодаря современным компьютерным технологиям такие люди могут себя реализовать, получить работу.
Компьютерные технологии оказывают положительных эффект в развитии детей при правильном их использовании. Замечено, что при грамотном подборе программ и игр у детей лучше развивается логическое мышление, улучшается координация глаз и рук. У ребенка развивается самоуверенность и чувство собственного достоинства, дети более сосредоточены по сравнению с детьми, которые не имеют опыта пользования компьютером.
С другой стороны неограниченный доступ к огромным объемам информации иногда приводит к чрезмерному использованию компьютера, в основном это интернет-зависимость или зависимость от компьютерных игр. А это наносит как психологический, так и физический вред. Люди излишне увлеченные компьютерными играми более раздражительны, вспыльчивы в обычном общении. У некоторых развивается зависимость от игр, и при невозможности удовлетворить свою потребность в обычном мире ухудшается настроение, появляются состояния повышенной тревожности, инода депрессии.
Интернет зависимость возникает у людей, которые чрезмерно общаются в социальных сетях, и как правило возникает е тех кто в обычной жизни мало общителен, не смог себя реализовать. Но мы не будем вдаваться в сути этих проблем, так как это в основном исключения из правил. А при грамотном использовании компьютерных технологий польза несоизмеримо больше, и мы это ощущаем с каждым днем все больше и больше.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Информационные технологии в современном обществе. Приоритетные направления информатизации здравоохранения. Задачи, решаемые с помощью персонального компьютера. Классификация информационных технологий, применяемых в деятельности медицинского работника.
презентация , добавлен 28.01.2016
История создания компьютеров, их разновидности и применение в разных сферах деятельности человека. Назначение основных элементов компьютера: монитора, системного блока, клавиатуры, мыши, устройств ввода и вывода информации. Вред и польза компьютера.
реферат , добавлен 04.05.2013
Информационные технологии: понятие, история развития, классификация и структура. Направления развития информационных систем в маркетинге, внедрение и роль персональных компьютеров. Службы интернета и степень его влияния на деятельность организаций.
курсовая работа , добавлен 09.06.2010
Понятие информационных технологий, их роль и значение в обществе на современном этапе. Компьютеры как базовая техническая составляющая процесса информатизации общества. Возможности интернета для образования, бизнеса и распространения информации.
презентация , добавлен 04.03.2012
Использование современных информационных технологий в учебном процессе: интерактивной доски, интерактивного голосования, онлайн конференции. Применение компьютерных систем и промышленных компьютеров для контроля технического оборудования разной сложности.
презентация , добавлен 25.09.2012
Применения компьютеров в гостиницах расширяются от их признанной роли в системах бронирования до образования комплексных информационных систем управления, координации и мониторинга всего бизнеса. Основные информационные технологии в гостиничном бизнесе.
реферат , добавлен 29.04.2008
История создания и составляющие современного компьютера: процессор, материнская плата, винчестер. Выявление перспектив использования современных компьютеров в учреждениях культуры и искусств: в библиотеках, музеях, художественных галереях и выставках.
курсовая работа , добавлен 29.05.2016
Характеристики различных моделей портативных компьютеров. Возможности оперативных систем. ЭВМ и вычислительные системы. Порядок выбора портативных компьютеров и ОС. Выбор портативного компьютера для оснащения ими сотрудников консалтинговой фирмы.
дипломная работа , добавлен 23.06.2012
РОЛЬ ЭВМ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) проникли во многие сферы человеческой деятельности. Использование ЭВМ позволяет переложить обработку информации на автоматические устройства, способные достаточно долго работать без участия человека и со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки информации человеком.
Универсальность ЭВМ, её способность к целенаправленной переработке различных видов информации и объясняют происходящий сейчас стремительный процесс внедрения компьютеров в самые разные сферы деятельности человека в современном обществе. Область применений компьютеров чрезвычайно широка. Они применяются везде, где можно создать математические модели для каких-нибудь явлений.
Компьютеры используются в медицине для установки диагноза. Использование компьютера позволяет получать изображение внутренних частей непрозрачных тел. Это называется томография. Томография позволяет обнаружить признаки заболевания, скрытые в тканях человеческого организма.
С помощью ЭВМ решается задача по прогнозу погоды. Она собирает и анализирует информацию, получаемую со спутников и метеостанций, выполняет огромный объём вычислений, необходимых для решения уравнений, возникающих при математическом моделировании процессов в атмосфере и океане, и, наконец, представляет полученные результаты.
ЭВМ часто используются для анализа данных. Они хранят наборы данных и сравнивают их с вводимой информацией.
Компьютеры обрабатывают счета и накладные для фирм и организаций, а их графические возможности используются архитекторами и проектировщиками. ЭВМ может выводить трёхмерное изображение объектов и вращать их с тем, чтобы конструктор мог рассмотреть эти объекты под разными углами.
ЭВМ применяются в транспортных системах. Компьютер используется в кассах аэрокомпаний и железнодорожного транспорта.
Домашний компьютер может оказать неоценимую пользу, стать источником новых знаний, а нередко и доходов. Умение работать на ПК (персональном компьютере) ценится работодателями, и прежде всего солидными и преуспевающими фирмами.
Биотехнология, атомная, энергетическая, технология новых материалов, безотходных производств и изготовления лекарственных препаратов невозможны без использования компьютеризированных информационных систем. Компьютеры объединяют системы связи (телефон, телевидение, телефакс, спутниковую связь), а также ведомственные, бытовые и научные базы данных и знаний.
Сахалинскийобластной институт переподготовки и повышения квалификации кадров
Кафедра Новых информационныхтехнологийВосточный лицей
Персональные ЭВМ. История создания.Место в современном мире.Выполнила
Руководитель
Южно-Сахалинск
2006
Содержание.
Введение.
1.1 Механические счетныемашины.
1.2 Идеи Бэббиджа.
Глава II. Поколения ЭВМ.
2.1 Компьютеры первого поколения.
2.3 Компьютеры третьегопоколения.
2.4 Компьютеры четвертогопоколения.
2.5 Компьютеры пятогопоколения.
2.6 Поколение суперкомпьютеров.
Глава III. Место в современно мире.
3.1 Эволюционный процесс.
3.2 Современные компьютеры.
3.3 Семейство компьютеров.
Заключение.
Приложение.
Приложение 1. Структура ЭВМ в первом, втором поколениях.
Приложение 2. Структура ЭВМв третьем поколении.
Приложение 3. Структура ЭВМв четвертом поколении.
Введение
Когда нашпредок впервые взял палку, чтобы сбить плод с дерева, он удлинил свою руку.Когда человек придумал рычаг, чтобы сдвинуть тяжелый камень, он увеличил своюфизическуую силу. Подзорная труба увеличилла зоркость человека, а велосипедувеличил его скорость. Но человек на этом не остановился. Рычаг сменил мощный подъемныйкран, подзорную трубу заменил телескоп, на смену велосипеду пришел автомобиль.Появились самолеты, ракеты, телевидение.
Чтобысоздавать, приходилось считать. Считать все больше и больше. Тогда человекпридуумал компьютер. Правда, прежде чем его придумать, человек изобрелмножество более простых устройств, облегчающих вычисление. И если всепредыдущие изобретения увеличивали нашу физическую силу, быстроту, силу зрения,то компьютер увеличил наши умственные возможности.
ЭВМ прочно вошли в нашу производственную деятельность и внастоящее время нет необходимости доказывать целесообразность использованиявычислительной техники в системах управления технологическими процессами,проектирования, научных исследований, административного управления, в учебномпроцессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т.д.
При этом последние годы как за рубежом, так и в нашей странехарактеризуются резким увеличением производства мини- и микро-ЭВМ (персональныеЭВМ)
На основе мини и персональных ЭВМ можно строить локальныесети ЭВМ, что позволяет решать сложные задачи по управлению производством.
Исследования показали, что из всей информации, образующейся ворганизации, 60-80% используется непосредственно в этой же организации,циркулируя между подразделениями и сотрудниками, и только оставшаяся часть вобобщенном виде поступает в министерства и ведомства. Это значит, что средствавычислительной техники, рассредоточенные по подразделениям и рабочим местам,должны функционировать в едином процессе, а сотрудникам организации должна бытьпоставлена возможность общения с помощью абонентских средств между собой, сединым или распределенным банком данных. Одновременно должна быть обеспеченавысокая эффективность использования вычислительной техники.
Решениюэтой задачи в значительной степени способствовало появление микроэлектронныхсредств средней и большой степени интеграции, персональных ЭВМ, оборудования совстроенными микропроцессорами.
Об истории развития и возможностяхЭВМ будет сказано ниже.
Глава I. История создания ЭВМ.
1.1 Механическиесчетные машины
Часто лавры первого конструктора механического калькулятора ошибочноотдают известному математику Блезу Паскалю. На самом деле достоверно известно,что немецкий астроном и математик Вильгельм Шикард, который за двадцать лет доПаскаля в письме своему другу Иоганну Кеплеру в 1623 году писал о машине,которая способна вычитать, складывать, делить и умножать. Но и версия, чтоименно Шикард является пионером в этой области, не верна: в 1967 году былиобнаружены неизвестные записные книжки Леонардо да Винчи, построившего то жесамое, что и Шикард, но более чем за 120 лет до него.
Первым механическим счетным устройством, которое существовало не набумаге, а работало, была счетная машина, построенная в 1642 году выдающимсяфранцузским ученым Блезом Паскалем. Механический «компьютер» Паскаля могскладывать и вычитать. «Паскалина» – так называли машину – состояла из наборавертикально установленных колес с нанесенными на них цифрами от 0 до 9. При полномобороте колеса оно сцеплялось с соседним колесом и поворачивало его на одноделение. Число колес определяло число разрядов – так, два колеса позволялисчитать до 99, три – уже до 999, а пять колес делали машину «знающей» дажетакие большие числа как 99999. Считать на «Паскалине» было очень просто.
В 1673 году немецкий математики философ Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счетное устройство,которое не только складывало и вычитало, но и умножало и делило. МашинаЛейбница была сложнее «Паскалины». Числовые колеса, теперь уже зубчатые, имели зубцы девяти различных длин, ивычисления производились за счет сцепления колес. Именно нескольковидоизмененные колеса Лейбница стали основой массовых счетных приборов –арифмометров, которыми широко пользовались не только в ХIХ веке, но и сравнительно недавно наши дедушки ибабушки.
Арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли дажеочень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийскихстрельб. Существовала и специальная профессия - счетчик - человек, работающий сарифмометром, быстро и точно соблюдающий определенную последовательностьинструкций (такую последовательность инструкций впоследствии стали называтьпрограммой). Но многие расчеты производились очень медленно - даже десяткисчетчиков должны были работать по несколько недель и месяцев. Причина проста -при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатовпроизводились человеком, а скорость его работы весьма ограничена.
1.2ИдеиБэббиджа.
Из всех изобретателей прошлыхстолетий, внесших вклад в развитие вычислительной техники, наиболее близко ксозданию компьютера в современном представлении подошел англичанин ЧарльзБэббидж.
Желание механизироватьвычисления возникло у Бэббиджа в связи с недовольством, которое он испытывал,сталкиваясь с ошибками в математических таблицах, используемых в самыхразличных областях.
В
Однако «Разностная машина» имела довольно ограниченныевозможности. Репутация Бэббиджа как первооткрывателя в областиавтоматических вычислений завоевана в основном благодаря другому, болеесовершенному устройству Аналитической машине (к идее создания которой он пришелв
Предполагалось, что это будет вычислительная машина для решения широкогокруга задач, способная выполнять основные операции: сложение, вычитание,умножение, деление. Предусматривалось наличие в машине «склада» и«мельницы» (в современных компьютерах им соответствуют память ипроцессор). Причем планировалось, что работать она будет попрограмме, задаваемой с помощью перфокарт, а результаты можно будетвыдавать на печать (и даже представлять их в графическом виде) или наперфокарты. Но Бэббидж не смог довести до конца работу по созданиюАналитической машины, она оказалась слишком сложной для техники того времени.
Историки утверждают, чтопервым человеком, сформулировавшим идею о машине, которая может производитьвычисления автоматически (т.е. без непосредственного участия человека благодарязаложенной программе) был Чарльз Бэббидж 1. Он не простопровозгласил неочевидную в то время идею автоматической вычислительной машины,но и посвятил всю свою жизнь ее разработке. Одна из его заслуг состояла в том,что он предвосхитил функциональное устройство вычислительных устройств. Позамыслу Бэббиджа, его аналитическая машина имела следующие функциональные узлы:
ü
"склад"для хранения чисел (по современной терминологии память);
ü
"мельница"(арифметическое устройство);
ü
устройство, управляющее последовательностью операций в машине(Бэббидж не дал ему названия, сейчас используется термин устройство управления);
ü
устройства вводаи вывода данных.
Идеи Бэббиджа надесятилетия опередили появление пригодной для практической реализациивычислительных машин элементной базы – реально работающие конструкции появилисьлишь в середине XX века. Фундаментальные принципы архитектуры ЭВМ были обобщеныи систематическим образом изложены в 1946 в классической статье А. Беркса, Г.Голдстейна и Дж. Неймана "Предварительноерассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства". В ней, в частности, четко и логично обосновывалась структура ЭВМ.
все функциональные блокиЭВМ имеют вполне естественное назначение и образуют простую и логическиобоснованную структуру. Последняя оказалась настолько удачной, что во многомсохранилась вплоть до наших дней. Для нее даже используется общепринятоеназвание фон-неймановская архитектура.
Таким образом, любаявычислительная машина содержит в себе следующие функциональные блоки:
ü
арифметико-логическое устройство АЛУ;
ü
устройство управления УУ;
ü
различные виды памяти;
ü
устройства ввода информации и
ü
устройства вывода информации.
В связи с огромнымиуспехами в миниатюризации электронных компонентов, в современных компьютерахАЛУ и УУ удалось конструктивно объединить в единый узел – микропроцессор.Вообще термин процессор почти повсеместно, за исключением детальнойлитературы, вытеснил упоминания о своих составляющих АЛУ и УУ.
Если сам переченьфункциональных блоков более чем за полвека практически не изменился, то способыих соединения и взаимодействия претерпели некоторое эволюционное развитие.
Глава II.Поколения ЭВМ.
2.1 Компьютеры первогопоколения.
Первоепоколение.(1945-1954) - компьютеры на электронных лампах(вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпохастановления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения былиэкспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иныхтеоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которыенередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой.
Основоположникамикомпьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон - создатель теорииинформации, Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ иалгоритмов, и Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств,которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годывозникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика, наукаоб управлении как одном из основных информационных процессов. Основателемкибернетики является американский математик Норберт Винер.
2.2 Компьютеры второгопоколения.
Вовтором поколении компьютеров (1955-1964)вместо электронных ламп использовались транзисторы, а вкачестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитныебарабаны - далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резкоуменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые сталистроиться на продажу.
Но главные достиженияэтой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютероввпервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда жебыли разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти дваважных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написаниепрограмм для компьютеров; программирование, оставаясь наукой, приобретает чертыремесла.
Соответственнорасширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые моглирассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение впланировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже компьютеризовали своюбухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет.
2.3 Компьютерытретьего поколения.
Втретьем поколении ЭВМ (1965-1974)впервые стали использоваться интегральные схемы - целыеустройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одномкристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же времяпоявляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется вперсональных компьютерах в качестве оперативной.
В эти годы производствокомпьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBMпервой реализовала семейство ЭВМ - серию полностью совместимых друг с другомкомпьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще неделали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годыбыло семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработанасерия ЕС ЭВМ.
Еще в начале 60-хпоявляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступныепо цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собойпервый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых быливыпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDPфирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.
Между тем количествоэлементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянноросло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Этопозволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентовкомпьютера - что и сделала в
Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В
2.4 Компьютеры четвертого поколения.
К сожалению, дальшестройная картина смены поколений нарушается. Обычно считается, что период с1975 по 1985 гг. принадлежит компьютерамчетвертого поколения. Однако есть и другое мнение - многие полагают, чтодостижения этого периода не настолько велики, чтобы считать его равноправнымпоколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетиепринадлежащим «третьему-с половиной» поколению компьютеров, и только с
Так или иначе, очевидно,что начиная с середины 70-х все меньше становится принципиальных новаций вкомпьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что ужеизобретено и придумано, - прежде всего за счет повышения мощности иминиатюризации элементной базы и самих компьютеров.
И, конечно же, самоеглавное - что с начала 80-х, благодаря появлению персональных компьютеров,вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной.Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные иминикомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львинаядоля новшеств последнего десятилетия - графический пользовательский интерфейс,новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением иразвитием именно этой «несерьезной» технике. Большие компьютеры исуперкомпьютеры, конечно же, отнюдь не вымерли и продолжают развиваться. Нотеперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.
2.5 Компьютеры пятого поколения.
Основные требования к компьютерам 5-го поколения: Созданиеразвитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов); Развитиелогического программирования для создания баз знаний и систем искусственногоинтеллекта; Создание новых технологий в производстве вычислительной техники;Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.
Новые техническиевозможности вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач ипозволить перейти к задачам создания искусственного интеллекта. В качествеодной из необходимых для создания искусственного интеллекта составляющихявляются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники.Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействиевычислительной системы и большой объем памяти. Универсальные компьютерыспособны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполненияс высокой скоростью операций сравнения и сортировки больших объемов записей,хранящихся обычно на магнитных дисках. Для создания программ, обеспечивающихзаполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы специальныеобъектно ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающиенаибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками. Структураэтих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектурыкомпьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственногоинтеллекта.
2.6 Поколения суперкомпьютеров.
К классу суперкомпьютеров относят компьютеры,которые имеют максимальную на время их выпуска производительность, или такназываемые компьютеры 5-го поколения.
Первые суперкомпьютерыпоявились уже среди компьютеров второго поколения (1955 -
Отличительнойособенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенныеаппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровымиобъектами - векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры ипараллельный конвейерный механизм обработки. Если на обычном процессорепрограммист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то навекторном - выдаёт сразу векторные команды
До середины 80-х годов всписке крупнейших производителей суперкомпьютеров в мире были фирмы SperryUnivac и Burroughs. Первая известна, в частности, своими мэйнфреймамиUNIVAC-1108 и UNIVAC-1110, которые широко использовались в университетах игосударственных организациях.
После слияния SperryUnivac и Burroughs объединенная фирма UNISYS продолжала поддерживать обе линиимэйнфреймов с сохранением совместимости снизу вверх в каждой. Это являетсяярким свидетельством непреложного правила, поддерживавшего развитие мэйнфреймов- сохранение работоспособности ранее разработанного программного обеспечения.
В мире суперкомпьютеровизвестна и компания Intel. Многопроцессорные компьютеры Paragon фирмы Intel всемействе многопроцессорных структур с распределенной памятью стали такой жеклассикой, как компьютеры фирмы Cray Research в области векторно-конвейерныхсуперкомпьютеров.
В наше время,время всеобщей компьютеризации, во всем мире неуклонно происходит увеличениедоли людей, работающих в информационной сфере в сравнении с производственной.Так, например, в США сто лет назад, в информационной сфере было занято 5%работающих и в производственной - 95%, а на сегодняшний день это соотношениеприближается к 50 на 50, причем подобное перераспределение людей продолжается.Автоматизация и компьютеризация информационной сферы, в общем отстает отавтоматизации производственной сферы. Теперь для человека уже недостаточнотого, что ЭВМ быстро и точно решает самые сложные расчетные задачи, сегоднячеловеку становится необходимой помощь ЭВМ для быстрой интерпретации,семантического анализа огромного объема информации. Эти задачи мог бы решитьтак называемый “искусственный интеллект”. Вопрос о создании искусственногоинтеллекта возник почти одновременно с началом компьютерной революции. Но напути его создания встает много вопросов: принципиальная возможность созданияискусственного интеллекта на основе компьютерных систем; будет ли искусственныйинтеллект ЭВМ, если его удастся создать, подобен человеческому по формевосприятия и осмысления реального мира или это будет интеллект совершенно иногокачества; возможность представления знаний в компьютерных системах и многодругих. Многие проблемы не решены, и среди этих проблем не последнее местопринадлежит проблемам, которые могла бы помочь разрешить философия.
Глава III. Место в современноммире.
3.1 Эволюционный процесс.
Эволюционныйпроцесс, который привел к современным микрокомпьютерам, был чрезвычайнобыстрым. Хотя при создании машины, известной как «персональныйкомпьютер», было использовано большое число открытий и изобретений,следует упомянуть несколько событий, ставших важными вехами в истории науки,чтобы представить себе полную картину в ее перспективе.
Еще не так давно, всего три десяткалет назад, ЭВМ представляла собой целый комплекс огромных шкафов, занимавшихнесколько больших помещений. А всего и делала-то, что довольно быстро считала.Нужна была буйная фантазия журналистов, чтобы увидеть в этих гигантскихарифмометрах «думающие агрегаты, и даже пугать людей тем, что ЭВМ вот-вотстанут разумнее человека.
Тогдашняя переоценка возможностейчеловека объяснима. Представьте себе: на железных дорогах ещё пыхтели паровозы,ещё только-только появлялись вертолеты, и на них смотрели как на диковинку; ещёредко кто видел телевизор; ещё об ЭВМ знали только узкие специалисты… и вдругсенсация - машина переводит с языка на язык! Пусть всего пару коротенькихпредложений, но ведь переводит сама! Было от чего прийти в изумление. К тому жеЭВМ стремительно совершенствовалась: резко сокращались её размеры, она работалавсе быстрее и быстрее, обрастала все новыми приспособлениями, с помощью которыхстала печатать текст, чертить чертежи и даже рисовать картинки. Неудивительно,что люди верили всяким вымыслам относительно нового технического чуда. И когда один язвительныйкибернетик сам сочинил туманно-загадочные стихи, а потом выдал их за сочинениемашины, то ему поверили.
3.2Современные компьютеры.
Что же говорить о современных компьютерах,компактных, быстродействующих, оснащённых руками - манипуляторами, экранамидисплеев, печатающими, рисующими и чертящими устройствами, анализаторамиобразов, звуков, синтезаторами речи и другими «органами»! На всемирной выставкев Осаке компьютеризированные роботы уже ходили по лестнице, перенося вещи сэтажа на этаж, играли с листа на фортепьяно, беседовали с посетителями. Так икажется, что они вот-вот сравняются по своим способностям с человеком, а то ипревзойдут его.
Да компьютеры многое могут. Но,конечно, далеко не всё. Прежде всего, «умные» машины способны эффективно помочьшкольнику в учебе. Почему-то считается, что компьютеры нужны прежде всего науроках математики, физики, химии, т.е. при изучении тех наук, которые вроде быпоближе к технике, а на уроках русского языка достаточно, мол, традиционных«технических» средств - доски, мела и тряпки.
Конечно, язык неизмеримо сложнее любойматематической, химической или физической системы условных знаков. Языкохватывает все без исключения области человеческих знаний, и сами эти знаниябез него невозможны. Язык - оформитель и выразитель нашего мышления, а мышление- самое сложное из всего, что только известно нам, во всяком случае досегодняшнего дня. Однако компьютеры все шире вторгаются в гуманитарные области,и процесс этот будет идти нарастающими темпами.
3.3Семейство компьютеров.
Семействокомпьютеров - электронных технических приспособлений для переработки информации- довольно велико и разнообразно. Есть маленькие счетные устройства - микрокалькуляторы, которые помещаются в наручных часах, шариковых ручках:крохотные кнопки-числа, которые нужно нажимать иголкой или остриём карандаша, инесколько операций - четыре действия арифметики, вычисление процентов,возведение в степень, извлечение корня. Вот и все - для работы с языкомвозможности маловаты.
Компьютеры побольше - размером скарточку - календарь и такие же плоские. На них и кнопок никаких нет, и вообщенет никаких движущихся деталей. Все просто напечатано, а цифры индикатора - нажидких кристаллах. Дотрагиваешься до печатных цифр - они выстраиваются наиндикаторе из кристаллов; энергия - от напечатанной полоски - фотоэлемента.Такую «машинку» ни сломать, ни разбить нельзя, разве что порвать.
Есть калькуляторы величиной с записнуюкнижку, с книгу среднего формата. Увеличиваются их возможности: аппаратвыполняет целый набор сложных алгебраических операций, у него появляетсяоперативная память, так что работу уже можно легко программировать.
Есть даже модели карманных калькуляторовс внешней памятью - целый набор ферромагнитных пластинок, на которых можнозаписать довольно сложную программу с большим количеством исходных данных. Помере необходимости пластинки вводятся в приемник машинки, она «глотает» их иперерабатывает информацию не хуже, чем первые вычислительные шкафы- мастодонты.А ведь кроха - в кармане помещается!
Так незаметно из простого электронногосчетчика вырастает настоящий компьютер с широкими возможностями. И вот ужепоявляется настольная ЭВМ с солидной внешней памятью, экраном дисплея иалфавитной клавиатурой. Это уже персональный, индивидуальный компьютер,возможностей которого вполне достаточно для работы с языком. А удобства - лучшене придумаешь: программа записана на небольшой пластинке- дискетке, информациявводится прямо с клавиатуры, где есть цифры и алфавит (русский или латинский),все, что вам нужно, высвечивается здесь же на экране дисплея. Никакой мороки нис перфокартами, ни с перфолентами, никаких забот о машинном времени, никакихожиданий, когда заработает именно ваша программа и будут получены результаты - всё здесь, всё под рукой, всё на глазах.
Есть индивидуальные компьютеры с памятьюна компакт-диске. Это небольшой радужно отсвечивающий диск размером с маленькуюпластинку для проигрывателя, только «проигрывается» он не с помощью иглы, а спомощью лазерного луча. На одном таком диске умещается столько информации, чтоесли её напечатать в книге, то понадобятся целые тома. Но если возможностейиндивидуального компьютера все же не хватает, приходится обращаться к большимЭВМ.
Заключение.
ЭВМ- электронно-вычислительные машины. Компьютер рассчитываетконструкцию космического корабля, управляет его полетом. Компьютерпредсказывает погоду. Для этого ему приходится обрабатывать массу информации,получаемой как на Земле, так и из космоса- с искусственных спутников Земли.Компьютер помогает проектировать новые автомобили, самолеты, заводы. Компьютерна животноводческой ферме помогает выбрать наилучший состав корма и определитьего порции, управляет температурой, влажностью и освещением теплиц. Компьютеррассчитывает заработную плату, которую получают родители. Компьютериспользуется даже в кино. С его помощью можно нарисовать что угодно, потомзаснять, и зритель никогда не догадается о том, что этого на самом деле нет.
Конечно, возможности компьютера не безграничны. Больше того,он делает только то, чему его научил человек. А научен компьютер уже многому.Во всяком случае человек, вооруженный компьютером, может творить такие чудеса,которые и не снились Аладдину с его волшебной лампой или старику Хоттабычу сего чудесной бородой. С компьютером можно просто поиграть. Он заменяет целыйзал игровых автоматов, так как позволяет играть не в одну, а во множестворазных игр. Компьютер помогает историкам восстанавливать и расшифровыватьдревние рукописи, написанные на пергаменте, бересте или глиняных табличках.
Компьютеры продаютавиационные и железнодорожные билеты, мгновенно сообщая кассирам в разных частях города и даже в разныхгородах, на какой самолёт или поезд есть свободные места.
Компьютеру нашлосьместо и в школе. Он может заменить химическую лабораторию, наглядно показав наэкране, что будет, если соединить какие-нибудь вещества. С его помощью легкопродемонстрировать, как работает паровой двигатель или как взлетает ракета. Оноблегчит изучение иностранного языка. Компьютер поможет составить список всехкниг в библиотеке (такой список называется каталогом) и мгновенно отыскать внём все книги любого автора или на любую тему.
Использование ЭВМ позволило в последние годы создать новыйметод получения изображения внутренних частей непрозрачных тел. Этот методназывается томографией. Онпозволяет получать изображение гораздо лучшего качества, чем рентгеноскопия.
Поручая компьютераммеханическую, рутинную работу, мы освобождаем человека для творческойдеятельности. Для того чтобы ЭВМ могли решать нужные задачи, люди должныпостоянно передавать компьютерам свои знания в виде точной информации, строгихправил, безошибочных алгоритмов и эффективных программ. Вот почему знание основинформатики и вычислительной техники, понимание их роли в жизни общества,деятельности людей становятся элементом человеческой культуры, составной частьюобщего образования, учебным предметом.
Приложение.
Приложение 1. Структура ЭВМ в первом,втором поколениях.
Приложение 2.Структура ЭВМ втретьем поколении.
Приложение 3.Структура ЭВМ вчетвертом поколении.
