Тема: Поколения ЭВМ. Классификация ПК. презентация

«Школа здоровья» № 97
Руководитель: Полякова Е. В.

Тема: «Поколения ЭВМ. Классификация ПК».

Москва 2008

поколения……………………………………………...
Машины второго поколения………………………………………………………
Период машин третьего поколения……………………………………………..
Машины четвертого поколения. Первый микропроцессор………………….
Пятое поколения ЭВМ……………………………………………………………..
Классификация ПК………………………………………………………………………..
КПК ………………………………………………………………………. ….. …….
Ноутбуки ……………………………………………………………….. …. ………
Планшетные ПК ……………………………………………………………………
Список литературы……………………………………………………………………….

недостаточно, возникли простейшие счетные приспособления. Особое место среди них занял абак (Древняя Греция, Рим, Западная Европа до 18 века), получивший в древнем мире широкое распространение. Сделать абак совсем несложно, достаточно разлиновать столбцами дощечку или просто нарисовать столбцы на песке. Каждому из столбцов присваивалось значение разряда чисел: разряд единиц, десятков, сотен, тысяч. Числа обозначались набором камешков, ракушек, веточек, косточек и т.п., раскладываемых по различным столбцам - разрядам. Добавляя или убирая из соответствующих столбцов то или иное количество камешков, можно было производить сложение или вычитание и даже умножение и деление как многократное сложение и вычитание соответственно.

Люди учились считать, используя собственные пальцы. Когда этого оказалось недостаточно, возникли простейшие счетные приспособления. Особое место среди них занял абак (Древняя Греция, Рим, Западная Европа до 18 века), получивший в древнем мире широкое распространение.

по принципу действия русские счеты. В них вместо столбцов - горизонтальные направляющие с косточками. На Руси счетами пользовались просто виртуозно. Они были незаменимым инструментом торговцев, приказчиков, чиновников. Из России этот простой и полезный прибор проник и в Европу.

Китайские счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделённой 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.

в 1642 году выдающимся французским ученым Блезом Паскалем (1623-62). Механический "компьютер" Паскаля мог складывать и вычитать. "Паскалина", так называли машину, состояла из набора вертикально установленных колес с нанесенными на них цифрами от 0 до 9. При полном обороте колеса оно сцеплялось с соседним колесом и поворачивало его на одно деление. Число колес определяло число разрядов - так, два колеса позволяли считать до 99, три - уже до 999, а пять колес делали машину "знающей" даже такие большие числа как 99999. Считать на "Паскалине" было очень просто.

Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) создал механическое счетное устройство, которое не только складывало и вычитало, но и умножало и делило. Машина Лейбница была сложнее "Паскалины". Числовые колеса, теперь уже зубчатые, имели зубцы девяти различных длин, и вычисления производились за счет сцепления колес. Именно несколько видоизмененные колеса Лейбница стали основой массовых счетных приборов - арифмометров, которыми широко пользовались не только в ХIХ веке, но и сравнительно недавно наши дедушки и бабушки.

Чарлз Бэббидж (Charles Babbage, 1792-1871) выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати.  Первая спроектированная Бэббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе.

Разностная машина, сконструированная по записям Бэббиджа через сто лет после его смерти.

сохранившемся описаниям и чертежам построили энтузиасты из Лондонского музея науки. Она состоит из четырех тысяч железных, бронзовых и стальных деталей и весит три тонны. Числа записываются (набираются) на дисках, расположенных по вертикали и установленных в положения от 0 до 9. Двигатель приводится в действие последовательностью перфокарт, содержащих инструкции (программу). Перфокарты были первыми носителями информации.

Реконструированная Аналитическая машина

перфокарты

Перфоратор, с помощью которого готовились перфокарт

Двигатель приводится в действие последовательностью перфокарт, содержащих инструкции (программу). Перфокарты были первыми носителями информации.

от друга в четырех странах США, Великобритании, Германии и СССР.
Технические предпосылки для этого уже были созданы: была развитая электроника и счетно-аналитическая вычислительная техника. В 1904 году Дж. Флеминг (Великобритания ) изобрел первый ламповый диод, а в 1906 г Ли де Форест (США) - первый триод. До середины 30-тых гг. электронные лампы стояли уже во всех радиоустройствах. Но эра ЭВМ начинается с первым ламповым диодом, изобретением лампового триггера.

Ламповый триггер - это электронное устройство, способное запоминать электрические сигналы.. Это открытие было сделано независимо друг от друга советским ученым М.А. Бонч-Бруевичем (1918) и английскими учеными У. Экклозом и Ф. Джорданом (1919). Триггерные схемы стали применятся в электронике для переключения и релейной коммутации. Реле - это устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне. Любое релейное устройство, как и реле  для коммутации электрических цепей, состоит из релейного элемента (с двумя состояниями устойчивого равновесия) и группы электрических контактов, которые замыкаются (или размыкаются) при изменении состояния релейного элемента и. т. д.

(институт электротехники ВН УССР) преступил к конструированию ЭВМ, работающей на двоичной системе счисления. В 1941 г. работа была приостановлена.
Независимо от Атонасова в Германии над проектом простой механической счетной машины Ц-1 трудились инженеры Г. Шрейер и К. Цузе, в октябре 1939 г. Г. Шрейер оставил памятную записку, что возможно создать ламповую машину с производительностью 10 тыс. операций в секунду.

В США исследования с ЭВМ продолжил профессор физики Дж. Моучли, который летом 1943 г. детально ознакомился с проектом Атанасова и в августе 1942 г. представил собственный проект, работы по которому начались в мае 1943 г. по заданию Баллистической исследовательской лаборатории Армии США в Электротехнической школе Мура. В работе над проектом ЭНИАК (электронный цифровой интегратор и компьютер) под руководством Дж. Моучли и Дж. Эккерта участвовало окало 200 человек, в том числе и А. Берекс и Г. Голдстайн. Весной 1946 г. ЭВМ была построена, а в феврале 1946г. рассекречена. ЭНИАК содержащий 18 000 электронных лам, в 103 раза превосходил по быстродействию релейные вычислительны машины.

секретности, создавалась ЭВМ и в Великобритании.
В течении 1943 г. в Лондоне была построена «Колос».
На 1500 электронных лампах, а в июне 1944 г. был завершен ее усовершенствованный вариант «Колосс Марк-2» на 25002500 ламп. В этой машине впервые была использована команда условного перехода.

анализа конструкции ЭНИАК предложил ряд новых идей организации ЭВМ том числе концепцию хранимой программы т.е хранения программ в запоминающем устройстве (В ЭНИАК программа задавалась штекерным методом т.е. коммутацией блоков машины в определенной последовательности).

Первая ЭВМ с хранимой программой была создана в Великобритании в 1949 г. (машина ЭДСАК, конструктор М, В, Уликс). Эта структура ЭВМ показана на рисунке 1. Пять основных блоков блоков в этой структуре выполняют все нужные для работы машины функции.

Такая структура ЭВМ в последствии получила названия структура фон Неймана. Все дальнейшее развитее ЭВМ шло двумя путями: совершенствования структуры фон Неймана и поиск структур ЭВМ, отличных от той, которая возникла на самом первом этапе развития ЭВМ.

электронной вычислительной техники в СССР были начаты на несколько лет позже, чем в США и Великобритании, в сжатые сроки был выполнен ряд проектов цифровых ЭВМ. Первые проекты были предложены в 1948 г. С.А. Лебедевым и Б. И. Рамеевым. В Инстетуте электротехники АН УССР под руководством С. А. Лебедева был выполнен проект МЭСМ. Рабочее проектирования МЭСМ завершилось в 1948 г., а основные опытно-конструкторские работы, монтаж и испытания – в 1949 -1950 гг. В октябре 1951 г. машина была введена в эксплуатацию. С ее помощью был решен ряд важных задач, в том числе расчет устойчивости магистральной линии электропередачи Куйбышев- Москва (1951).

Осенью 1951 г. вступила в строй машина БЭСМ. В первоначальном варианте быстродействия БЭСМ составляло 1 тыс. операций в секунду. В 1952 г. ее производительность возросла до 8 тыс., и БЭСМ одно время была наиболее быстродействующей в Европе.
В 1952 г. была введена в действия машина М-2 (2 тыс. операций в секунду), разработанная в Лаборатории управляющих машин и систем АН СССР под руководством И. С. Брука и М. А. Карцева. Серийное производство ЭВМ в стране началось в 1953 г. Под руководством Ю. Я. Базилевского и Б. И. Рамеева была разработана машина «стрела» (быстродействия- 2 тыс. операций в секунду). В 1955г. начался выпуск малой ЭВМ «Урал-1» (Руководитель проекта Б. И. Рамеев).

«Урал - 1»

БЭСМ

структурных и программных нововведений. В технологии миниатюризация электронных ламп, улучшения их характеристик и постепенный переход твердотельным элементом. Это важнейший процесс начался заменой ламповых диодов полупроводниками (впервые в машине СЕАК, США, 1950 г.) и завершались заменой ламповых триодов транзисторами – сначала в военной технике. Первый серийные универсальные ЭВМ, выполненные на транзисторах, выпущены в 1958 г. в США, Японии и ФРГ, в 1959 г. – в СССР («Раздан-2», главный конструктор Е. Я. Брусиловский).

В системе запоминающих устройств важнейшим изобретением стало создание оперативной памяти на ферритовых сердечниках, заменивших электронно-лучевые трубки, и долговременной памяти на магнитных дисках. В 1951 г. Дж. Рабинов (Национальное бюро стандартов США) Построил прототип дискового запоминающего устройства. В 1957 г. начался серийный выпуск машин с памятью на дисках.
В организации вычислительного процесса крупнейшим нововведениям было совмещение во времени вычислений и ввода-вывода информации. Впервые это новшество применили в серийных моделях высокого класса, разработанных в США и СССР: ИМБ-704 (1956 г.), ИМБ-709 (1958 г.) и советской М-20 (1958 г., главный конструктор С. А. Лебедев).

такие известные американские модели как IBM 7090, LARC (1960 г.), Stretch (1961 г.) и английскую ATLAS (1962 г.).
В СССР второе поколение начинается с ЭВМ РАЗДАН (1960 г.) и его вполне можно охарактеризовать такими известными сериями ЭВМ как Наири, Мир (малые ЭВМ); МИНСК, Урал, РАЗДАН, М-220, БЭСМ-4 (средние ЭВМ) и Днепр, М-4000 (управляющие ЭВМ).
Наилучшей отечественной ЭВМ 2-го поколения по праву считается модель БЭСМ-6, созданная в 1966 г., имеющая основную и промежуточную (на магнитных барабанах) память объемами соответственно 128К и 512К,быстродействие порядка 1 млн. оп/сек и довольно обширную периферию (магнитные ленты и диски, графопостроители, разнообразные устройства ввода/вывода). Наиболее же массовыми советскими ЭВМ второго поколения были модели МИНСК-22 и МИНСК-32, хорошо себя зарекомендовавшие в эксплуатации при решении широкого круга задач. По ряду архитектурных решений БЭСМ-6 и МИНСК-32 можно отнести к моделям, промежуточным между вторым и третьим поколениями ЭВМ.

«Мир»

«БЭСМ-4»

«Раздан»

были в основном построены новые модели на интегральных схемах (гибридных и монолитных)

Монолитные интегральные схемы - являются микросхемами, в которых схемные элементы (диоды, транзисторы, резисторы, конденсаторы, межсоединения и т.д.) образованы в массе (по существу) и на поверхности полупроводникового материала (легированного кремния, например), и поэтому неразъемно связаны. Монолитные интегральные схемы могут быть цифровыми, линейными (аналоговыми) или цифро–аналоговыми.

Гибридные интегральные схемы - являются микросхемами, образованными на изоляционной подложке, на которой была образована тонко или толстопленочная схема. Этот процесс дает возможность получить в то же самое время некоторые пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, разводки и т.д.). Однако чтобы стать гибридной интегральной схемой этой товарной позиции, полупроводники должны быть встроены и установлены на поверхности или в виде чипов, безотносительно к тому, есть у них оболочка или нет, или как помещенные в оболочку полупроводники (например, специально спроектированные миниатюрные оболочки). Всего в мире было изготовлено около 30 тыс. транзисторных ЭВМ. Причем произошел крупный сдвиг в области их применения. Если в начале 50-х гг. ЭВМ использовались преимущественно для научно-технических расчетов, то в 60-е гг. первое место стала занимать обработка символьной информации, в основном экономической.

ИБМ-360, оказавшей огромное влияния на развитие вычислительной техники во всем мире. Технологические, конструкторские, структурные и архитектурные идеи, воплотившиеся в серии ИБМ-360 и последившие за ней ИМБ-370, определяли развитее ЭВМ.
Сущность идей, заложенных в проект ИБМ-360, заключалось в создании семейства машин на интегральных схемах. ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА (ИС), микроэлектронная схема, сформированная на крошечной пластинке (кристаллике, или «чипе») полупроводникового материала, обычно кремния, которая используется для управления электрическим током и его усиления. Первую в мире интегральную схему на кремниевом кристалле изобрел в 1952 г. англичанин Джеффри Даммер.
Наиболее значительным явлением в этот период было создание мини-ЭВМ, Сущность идеи состояла в такой минимизации аппаратуры центрального вычислителя, которая позволяла на уровне технологий середины 60-х гг. создать универсальные ЭВМ, способные осуществлять управления в реальном масштабе времени.
Развитее ЭВМ в СССР в период машин третьего поколения проходило под знаком политики создания единой сети ЭВМ (1-я и 2-я очереди), в основных чертах копирующих ИБМ-360 и ИБМ-370, а также серии мини-ЭВМ СМ ЭВМ, ориентированных на зарубежные модели. Вклад отечественной науки в мировое развитее электронной вычислительной техники в этот период связан с оригинальными идеями и разработками машин М-10 (1975, главный конструктор М. А. Карцев). М-10 была первой в мире промышленно освоенной много процессорной ЭВМ.

больших интегральных схемах (БИС) происходило в середине и второй половины 70-х гг. и завершился приблизительно к 1980 г. Одна из существенных черт машин четвертого поколения - отход от принципа минимизации, аппаратуры и поручение ей функций программы, что стало возможным благодаря относительно низкой стоимости БИС.
Наиболее крупным сдвигом в Электронной вычислительной техники, связанны с применением БИС, стало создание микропроцессоров, а затем на их основе микро-ЭВМ.
Первый микропроцессор (МП) был создан в фирме «Интел» (США) в 1971 г. Основная идея заключалась в отказе от принципа специализации БИС для тех или иных конкретных применений путем размещения на одном кристалле универсальной ЭВМ. В конечном счете на одном кремневом кристалле удалось сформировать минимальные по составу аппаратуры (2250 транзисторов) процессор, а на других БИС - оперативную и постоянную память.

в США в 1974 г.
Появления для широкой продажи на рынке персональных ЭВМ связанно с созданием машин «Эппл» (1976) «Эппл-2» (1977) была первой ЭВМ, выпущенной тиражом, превышающим 1 млн. экземпляров.
Рост степени интеграции БИС стал технологической основой повышения производительности ЭВМ. В нескольких серийных моделях был преодолен условный рубеж 1 млрд. Операций в секунду. В 1985 г. начался серийный выпуск четырехпроцессорной «Крей-2» (проект С. Крея) производительностью 200 млн. скалярных и 1.2 млрд. векторных операций в секунду, в 1990 г. – серийный выпуск четырехпроцессорной SX-344 (японская фирма «Ниппон электрик») производительностью 680 млн. Скалярных и 22 млрд. векторных операций в секунду.
К числу наиболее значительных разработок конца 80-х – начала 90-х гг. относится ЭВМ «Крей-3», спроектированная С. Крем на основе принципиально новой технологии – замены кремния арсенидом галлия. Проект, реализация которого связанна с преодолением технологических трудностей, предусматривает 16-процессорную организацию машин и выполнение 8 млрд. скалярных и 16 млрд. векторных операций в секунду
К числу наиболее значительных разработок конца 80-х – начала 90-х гг. относится ЭВМ «Крей-3», спроектированная С. Крем на основе принципиально новой технологии – замены кремния арсенидом галлия.
Проект, реализация которого связанна с преодолением технологических трудностей, предусматривает 16-процессорную организацию машин и выполнение 8 млрд. скалярных и 16 млрд. векторных операций в секунду.

пора пятого поколения машин. Они коренным образом отличаются от машин предшествующих поколений. И прежде всего тем, что их структура отличается от той, которую предложил когда то фон Нейман. Вернее, та структура сохраняется лишь в виде ядра, вокруг которой вырастают новые блоки. Структура машин пятого поколения показана на рисунке.

На этом рисунке мы видим блок общения, обеспечивающий интерфейс между пользователями и ЭВМ на языке, близком к естественному. Важное место в структуре занимает база знаний, хранящая все необходимое для решения задач сведения о той предметной области, которой эти задачи относятся. Наконец, блок, называемый решателем, организует подготовку программы решения задачи на основании знаний из базы знаний и исходных данных, полученных из блока общения. Ядро системы составляет ЭВМ высокой производительности.

В связи с появлением новой базовой структуры ЭВМ в машинах пятого поколения широко используются модели и средства, разработанные в искусственном интеллекте. В них, в частности широко используются языки, характерные для представлений знаний, модели знаний в виде семантических сетей, фреймов и продукций.

Планшетные ПК,

экрана чувствительного к нажатию пальца или пера (стилуса). КПК настолько маленький что способен уместится в кармане а из за такого размера в нем отсутствуют клавиатура и мышь, хотя в некоторых моделях все-таки есть встроенная или выдвигающаяся клавиатура. У КПК очень маленькое разрешения экрана как правило это 320х400, в некоторых моделях достигает до 640х480. Вычислительная мощность КПК ничтожно мала по сравнению с настольными ПК, и все-таки КПК содержет все тоже что и ПК: процессор, оперативную память, операционную систему и. т. д.
Также существуют КПК с функциями мобильного телефона с помощью таких КПК можно совершать звонки а также подключатся к Интернету где есть сотовая связь.

появились первые сенсорные дисплеи. Являясь симбиозом сенсорных панелей и жидкокристаллических (ЖК) дисплеев, с рождением которых в восьмидесятых годах прошлого столетия компьютерная публика увидела первые ноутбуки, они стали одной из главных частей планшетных компьютеров. Такие компьютеры оснащались специальными графическими операционными системами (ОС), такими как, например, Microsoft Windows for Pen Computing, GO PenPoint, PenDOS и OS/2 for Pen.
Из самих названий ОС понятно, что вводить информацию можно было графическим способом, то есть посредством специального пера. Вот именно на таких устройствах и были опробованы системы распознавания рукописного текста. В этом направлении уже давно работала и группа под руководством Джеффри Хoукинса (основателя компании Palm) и в 1989 году вышел их планшетный компьютер GridPad, поддерживающий рукописный ввод. Правда, справедливости ради нужно сказать, что из-за своей дороговизны, не совершенства систем распознавания и слабых аккумуляторов данная техника большого распространения не получила.
Но идее рукописного ввода информации не дали кануть в лету. В 1993 году компания Apple создает первый КПК - Newton MessagePad. Карманный компьютер работал под управлением процессора ARM-610 20 МГц, имел память ROM 4 Мб, RAM 640 Кб, сенсорный дисплей с разрешением 336 х 240 пикселей и массу 400 граммов. Почти тут же недавно созданная компания Palm Computing выпускает Zoomer - карманный компьютер, который по замыслу разработчиков, должен был стать главным конкурентом Newton.

высоких технологий. Естественно, не прекращается и соперничество между двумя платформами PalmOS и Pocket PC, а также недавно появившейся новой разработкой корпорации Microsoft - Windows Mobile 2003.

Конкуренция этих двух КПК продлилась буквально до 1998 года, когда компания Apple, под грузом критики о несовершенстве выпускаемых "рукописных" компьютеров вынуждена была свернуть свой проект. А вот компания Palm наоборот, постоянно анализируя ошибки, допущенные при проектировке Zoomer - решает активизировать свою работу на этом сегменте рынка. В 1996 году появился карманный компьютер Palm Pilot, работающий под управлением операционной системы PalmOS, а уже через год компьютерное сообщество увидело карманный компьютер Pilot Proffesional.

КПК получились настолько удачными, а операционная система PalmOS настолько неприхотливой, что такие гиганты как Nokia, Sony и другие компании стали лицензировать "палмовскую" операционную систему для ее использования в своих карманных компьютерах. Понятно, что данное положение дел никак не могло устраивать корпорацию Microsoft, которая вскоре выпустила операционную систему, специально предназначенную для использования в мобильных устройствах - Windows CE.
Первые ее версии 1.0 и 2.0 получились настолько неудачными, что говорить о серьезной конкуренции с уже получившей признание PalmOS говорить не приходилось. В 2000 году появилась Windows CE 3.0. Использующие её устройства назвали Pocket PC.

в не небольшом пространстве.
Компактность ноутбуков достигается за счет встроенной клавиатуры, встроенному монитору, также в ноутбуках используются специальные микросхемы (ASIC), ОЗУ, жесткий диск значительно уменьшен в габаритах, имеется минимальное количество гнезд расширения, и отдельно располагается блок питания, ноутбук работает на аккумуляторной батарее но также может работать от электросети. Ноутбук имеет форму книжки и имеет способность складываться и раскладываться что увеличивает его компактность. Ноутбук может иметь подключения к проводному и беспроводному Интернету. Обычно ноутбук уступает по мощности настольному ПК.

Настольный ноутбук появившиеся в 2002 году отличается от обычного отсутствием аккумулятора из-за этого он не может работать в автономном режиме, но преимуществом настольного ноутбука является его оснащение, которое лучше чем у простого ноутбука и не уступает оснащению настольного ПК.

создал первый в мире ноутбук Grid Compass (оперативная память 340 Кб, процессор Intel i80x86 с тактовой частотой 8 МГц, люминесцентный экран). Данный ноутбук использовался в программе Space Shuttle. Первая общегражданская модель Osborne-1 (масса 11 кг, оперативная память 64 Кб, процессор Zilog Z80A с тактовой частотой 4 МГц, два дисковода 5,25 дюйма, три порта, в том числе для подключения модема, монохромный дисплей 8,75х6,6 см, вмещавший 24 строки по 52 символа; 69 клавиш) была создана изобретателем Адамом Осборном (Adam Osborne) в 1981 году и выпущена на рынок по цене $1795. Из-за маркетинговой ошибки, состоявшей в том, что начало продаж Osborne-1 было объявлено задолго до поступления первых машин в реализацию, компания разорилась.

В 1982 году компания Compaq успешно представила IBM PC-совместимый портативный компьютер на базе процессора Intel 8080. С 1983 г. многие производители компьютерной техники уже имели собственную линейку ноутбуков (например Epson HX-20). В 1984 г. фирма Apple выпустила первый ноутбук с LCD. В 1986 г. IBM представила первую «трансформируемую» модель ноутбука на базе процессора Intel (масса 5,4 кг, дисковод 3,5 дюйма) по цене $3500.
В 1990 г. Intel был представлен первый специализированный процессор для мобильных ПК — Intel386 SL, а также была предложена технология снижения напряжения питания, увеличившая срок службы батарей.

Идею создания портативной вычислительной машины «размером с блокнот, имеющей плоский монитор и умеющей подключаться к сетям без проводов» выдвинул начальник исследовательской лаборатории фирмы Xerox Алан Кей (Alan Key) в 1968 г.

к нажатию экран обычно у планшетных ПК отсутствует клавиатура, а ввод текста производится через экранный интерфейс. Некоторые модели способны распознавать написанный от руки текст на экране. Корпус у планшетов чаще всего не раскрывается как у ноутбуков.
По мощности планшетный ПК уступает Настольному ПК. Из-за того что для длительной работы в нем приходится использовать энергосберегающий процессор, накопители и экран.