Исследование этапов развития вычислительной техники

Выполнили:

Беспалова Екатерина и

 Ермакова Анастасия

ученицы 6 «а» класса

МБОУ СОШ № 83

Промышленного района

Руководитель:

Зиновьева Татьяна Галактионовна,

учитель математики 1 категории

Содержание

1. Введение__________________________________________________2
2. Ручной период докомпьютерной эпохи_________________________3
3. Механический этап_________________________________________6
4. Электромеханический этап___________________________________9
5. Поколения современных ЭВМ_____________________________10
6. Какими должны быть компьютеры V поколения________________12
7. Заключение_______________________________________________13
8. Список используемой литературы____________________________15

Введение

В настоящее время информатика и ее практические результаты становятся важнейшим двигателем научно-технического прогресса и развития человеческого общества. Скорость развития информатики поразительна, в истории человечества этому бурно развивающемуся процессу нет аналога. Теперь уже очевидно, что 21 век – это век максимального использования достижений информатики в экономике, политике, науке, образовании, медицине, быту, военном деле и т. д.

Сегодня трудно представить даже ребенка без компьютера. В нашем классе в каждой семье есть компьютер, а в некоторых семьях даже несколько. Поэтому нас заинтересовал вопрос «А с чего все начиналось?»

Цели и задачи:

• провести исследование возникновения первых цифровых вычислительных машин;
• познакомиться с их создателями;
• уточнить представление о последовательности этапов развития вычислительной техники;
• выяснить, что нас ожидает в дальнейшем в этой сфере?

История создания средств цифровой вычислительной техники уходит в глубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира. 

Ручной период докомпьютерной эпохи

   Ручной период начался на заре человеческой цивилизации и  на разных континентах производился разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д.

                                                                                           Счет на пальцах

Счет на пальцах-самый древний и наиболее простой способ вычисления. Раскопки позволяют историкам предположить, что еще 30 тыс. лет до нашей эры предки современного человека были знакомы с зачатками счета. У многих народов пальцы рук остаются инструментом счета и на более высоких ступенях развития. К числу этих народов принадлежали и греки, сохраняющие счет на пальцах в качестве практического средства очень долгое время.

    Счет на камнях

Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек начал использовать вместо пальцев небольшие камни. Он складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число велико, то подсчитать количество камней на глаз трудно. Поэтому он стал складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины, а из-за того что на руках десять пальцев, то пирамиду составляли именно десять камней.

  Во времена древнейших культур человеку приходилось решать задачи, связанные с торговыми расчетами, с исчислением времени, с определением площади земельных участков и т.д. Поэтому рано или поздно должны были появиться устройства, облегчающие выполнение повседневных расчетов.

   Тогда впервые и появились приборы, выполняющие вычисление по разрядам, появились некоторые позиционные системы счисления: десятичная, пятеричная, троичная и т.д. К таким приборам относятся абак, русские, японские, китайские счеты.

 Древнегреческий абак представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проходили бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая - десяткам и т.д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камушек в следующем разряде. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от деревянных досок, пеcка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками. 

 Китайские счеты суан – пан состояли из деревянной рамки, разделенной на верхние и нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки – с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка.

   У японцев это же устройство для счета носило название серобян. 

   На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с 15 века получил распространение «дощатый счет», завезенный, видимо, западными купцами. 

«Дощатый счет» почти не отличался от обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.

   Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером (1550-1617гг.). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер изобрел логарифмы.

Логарифмическая линейка

    Развитие приспособлений для счета шло в ногу с достижениями математики. Вскоре после открытия логарифмов в 1623 г. была изобретена логарифмическая линейка.

   В 1654 г. Роберт Биссакар, а в 1657 г. независимо С. Патридж (Англия) разработали прямоугольную логарифмическую линейку - это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней.

    Логарифмической линейки была суждена долгая жизнь: от 17 века до нашего времени. Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся просто, быстро, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых, расчетов.

Механический этап

В конце 15 – начале 16 века Леонардо да Винчи создал 13- разрядное суммирующее устройство с десятизубными кольцами. Основу машины по описанию составляли стержни, на которые крепились зубчатые колеса. Десять оборотов первого колеса, по замыслу автора, должны были приводить к одному полному обороту второго, а десять оборотов второго - к полному обороту третьего и т.д. Вся система, состоящая из 13 стержней с зубчатыми колесами должна была, приводиться в движение набором грузов.

       Считается, что первую механическую машину, которая могла выполнять сложение и вычитание, изобрел в 1646г. молодой 18-летний французский математик и физик Блез Паскаль. Она называется "паскалина". Его 8-разрядная машина сохранилась до наших дней.

     Формой своей машина напоминала длинный сундучок. Она была достаточно громоздка, имела несколько специальных рукояток, при помощи которых осуществлялось управление.

Машина Готфрида Лейбница

    Следующим шагом было изобретение машины, которая могла выполнять умножение и деление. Такую машину изобрел в 1671 г. немец Готфрид Лейбниц. Хоть машина Лейбница и была похожа на "Паскалину", она имела движущуюся часть и ручку, с помощью которой можно было крутить специальное колесо или цилиндры, расположенные внутри аппарата. Такой механизм позволил ускорить повторяющиеся операции сложения, необходимые для умножения. Само повторение тоже осуществлялось автоматически.

Перфокарты Жаккара

    Французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал первый образец машины, управляемой введением в нее информации. В 1802 г. он построил машину, которая облегчила процесс производства тканей со сложным узором.

                     Английский математик Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати.

               Первая спроектированная Беббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Работающая модель была шестицифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы.

          Главным достижением этой эпохи можно считать изобретение арифмометра ученым, по имени Однер. Главная особенность детища Однера заключается в применении зубчатых колес с переменным числом зубцов вместо ступенчатых валиков.  Оно проще валика конструктивно и имеет меньшие размеры.

   С 60 годов в массовое использование все активнее проникают электронные клавишные вычислительные машины, выпускаемые вначале на лампах, а с 1964 г. на транзисторах. Лидерство в этом направлении сразу же захватила Япония, которая отличалась миниатюризацией электронной техники.

Электромеханический этап

     Электромеханический этап развития вычислительной техники был наименее продолжительным и охватывал около 60 лет – от первого табулятора Г. Холлерита до первой ЭВМ  (1945).

      Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях.

    Заключительный период электромеханического этапа развития вычислительной техники характеризуется созданием целого ряда сложных релейных и релейно-механических систем с программным управлением, которые способны выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров. Эти аппараты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.

Поколения современных ЭВМ

      Историю развития современных ЭВМ разделяют на  поколения. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

      1 поколение ( 1944-1958 ) Ламповые машины с быстродействием порядка 10-20 тыс. операций в секунду, программы писались на машинном языке.

     2 поколение (1959 - 1963 ) Полупроводниковые машины на транзисторах. Быстродействие 100 тыс. операций в секунду. Имеются программы перевода с алгоритмических языков на машинный язык. Есть набор стандартных программ.

      3 поколение (1964-1970) Миникомпьютеры на интегральных схемах. Отличаются большей надежностью и малыми размерами. Быстродействие 10 млн. операций в секунду. Образуют системы программно-совместимых устройств.

      4 поколение (1971 - до сегодняшнего дня) Вычислительные системы на больших интегральных схемах (БИС). Имеют большой объем памяти, позволяют подключать большое количество устройств ввода и вывода информации. Для ввода данных и команд используется клавиатура.

Какими должны быть компьютеры V поколения

      Сейчас ведутся интенсивные разработки ЭВМ V поколения. Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

     Ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером.  

     Уже сегодня существуют компьютеры способные воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволяет общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальными знаниями в этой области.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К сожалению, невозможно в рамках одного сообщения охватить всю историю компьютеров. Мы рассмотрели главные этапы развития вычислительной техники. Уже сейчас вычислительная техника достигла просто потрясающих высот. Каковы же перспективы совершенствования персональных компьютеров, и что нас ожидает в дальнейшем в этой сфере?

    Описывая бурно развивающуюся в настоящее время технологию производства пластиковых транзисторов, ученые приходят к достаточно логичному выводу, что сумма всех усовершенствований приведет к созданию «финального компьютера», более мощного, чем современные рабочие станции. Компьютер этот будет иметь размер почтовой марки и, соответственно, цену, не превышающую цены почтовой марки.

      Представим себе, наконец, гибкий экран телевизора или компьютерного монитора, который не разобьется, если швырнуть его на землю. А что можно сказать о пластинке величиной с обычную кредитную карточку, заполненной массой нужнейшей информации, включая ту, которая обычно и хранится в кредитной карточке, но выполненной из такого материала, что она никогда не потребует замены?

      В последнее время высказывались и мысли о том, что давно пора расстаться с электронами как основными действующими лицами на сценах микроэлектроники и обратиться к фотонам. Использование фотонов якобы позволит изготовить процессор компьютера размером с атом.

      И каждый раз, включая компьютер, мы  не перестаем удивляться человеческому гению, создавшему это чудо!

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

• Алтухов Е.В., Рыбалко Л.А., Савченко В.С. Основы информатики и вычислительной техники, М., «Высшая школа», 1992.

• Бордовский Г.А., Исаев Ю.В., Морозов В.В. Информатика в понятиях и терминах, М., 1991.

• В. Гаков: «Ада Лавлейс Программа-максимум» // Cosmopolitan в Украине, июнь 2006, 190-192 c.

• ИНФОРМАТИКА, М., 1994. (энциклопедический словарь для начинающих)

• «Информатика 7 класс», Учебное пособие, 2 издание, дополненное / А.Ю.Гаевский, - Киев, «Издательство А.С.К.»: 2003.- 26-32 с.

• Майоров А.А. Компьютер и Интернет, Росмэн-Пресс, 2001.

• «Справочник необходимых знаний» / Кондрашов, Москва: 2000. - 608-613 с.

• Шафрин Ю. Информационные технологии, М., 1998.

• Электронная энциклопедия Кирилла и Мефодия

•  http://referatw.ru/cgi-bin/main.cgi?level=4&p1=228&p2=139&p3=26970