Результаты исследований учащихся в проекте Исследуем аппаратное обеспечение
Содержание
Авторы и участники проекта
Историки
Тема исследования группы
История развития аппаратного обеспечения
Проблемный вопрос (вопрос для исследования)
Что послужило созданию компьютера?
Результаты проведённого исследования
В истории развития компьютеров можно выделить четыре этапа, каждый из которых ознаменовался появлением компьютеров новых поколений (computer generations). Каждое поколение отличается технологией компонентов, ответственных за обработку данных. Также, на каждом этапе значительно увеличивалась скорость обработки данных и возможности их хранения при одновременном снижении цен (см. Рис. 1.4). Например, стоимость выполнения 100000 вычислений снизилась с нескольких долларов в 50-е годы до менее чем $0.025 в 80-е и примерно $0.00004 в 1995 году. Эти изменения в поколениях компьютерного аппаратного обеспечения сопровождались изменениями в программном обеспечении, что сделало компьютеры более мощными, недорогими и легкими в использовании.
Поколения компьютеров
Компьютеры первого и второго поколений конструировались на основе электровакуумных ламп и транзисторов. Основой третьего и четвертого поколения стали полупроводниковые микросхемы
Первое поколение: Электровакуумные лампы, 1946 – 1956
В первом поколении компьютеров для хранения и обработки информации применялись электровакуумные лампы. Лампы потребляли много энергии, были недолговечными и выделяли много тепла. Огромные в размерах, компьютеры первого поколения, имели маленькую память, их вычислительные способности были сильно ограничены. Поэтому применялись они для решения очень узкого круга научных и инженерных задач. Наибольший размер памяти этих компьютеров был 2000 байт (около 2 килобайт), а скорость обработки – 10000 инструкций в секунду. В качестве устройств внутренней памяти использовались вращающиеся магнитные барабаны, а для внешнего хранения данных применяли перфокарты. Такие задачи, как запуск программ и вывод на печать, координировались вручную.
Второе поколение: Транзисторы, 1957 – 1953
В компьютерах второго поколения в качестве устройств для хранения и обработки информации на смену вакуумным лампам пришли транзисторы. Транзисторы были более стабильны, чем лампы, они выделяли меньше тепла и потребляли меньше энергии. Однако каждый транзистор представлял собой отдельную деталь, которую нужно было впаять в печатную плату – медленный, трудоемкий процесс. На этом этапе в качестве первичных устройств хранения информации применялась технология памяти на магнитных сердечниках. Она состояла из маленьких (около 1 мм в диаметре) магнитных колец, которые поляризовались в двух направлениях, представляя таким образом бит данных. Эта память собиралась вручную, и поэтому была очень дорогой. Компьютеры второго поколения имели до 32 килобайт оперативной памяти, а скорость вычислений их была от 200000 до 300000 операций в секунду. Увеличение скорости обработки и количества памяти компьютеров второго поколения позволило использовать их для решения более широкого круга научных и бизнес-задач, таких как автоматическое выполнение платежных операций.
Третье поколение: Интегральные схемы, 1964 – 1979
Третье поколение компьютеров создавалось на основе интегральных схем (ИС), которые состояли из тысяч и тысяч крошечных транзисторов, помещенных внутрь микросхем. Память компьютеров расширилась до двух мегабайт, а скорость обработки возросла до 5 MIPS. Программное обеспечение компьютеров третьего поколения позволило использовать эти сложные машины людям, не имевшим специальной подготовки, что привело к усилению роли компьютеров в бизнесе.
Четвертое поколение: Сверх Большие Интегральные Схемы, 1980 – настоящее время
Четвертое поколение компьютеров зародилось в начале 80-х и существует по наши дни. Основой компьютеров этого поколения стали Сверхбольшие Интегральные Схемы (СБИС), в одном корпусе которых содержатся миллионы транзисторов. Цены снизились настолько, что компьютеры стали недорогими и нашли широкое применение в бизнесе и повседневной жизни. Мощь компьютера, занимавшего недавно большую комнату, переместилась в маленький корпус. Размеры оперативной памяти выросли до 7 и более гигабайт в больших машинах, применяемых для коммерческих расчетов; скорость обработки превысила 200 MIPS. В разделе 1.7 мы обсудим дальнейшие тенденции развития аппаратного обеспечения компьютеров. Технологии СБИС сделала возможным микроминиатюризацию – распространение компьютеров, которые столь малы, быстры и дешевы, что стали применяться повсеместно. К примеру, многие современные автомобили, стереосистемы, фото- и видеокамеры, игрушки, часы, даже устройства бытовой техники содержат микропроцессоры, управляющие работой этих устройств.
Вывод
Развитие электронной промышленности осуществляется такими быстрыми темпами, что буквально через один год, сегодняшнее "чудо техники" становится морально устаревшим. Однако принципы устройства компьютера остаются неизменными еще с того момента, как знаменитый математик Джон фон Нейман в 1945 году подготовил доклад об устройстве и функционировании универсальных вычислительных устройств.
Полезные ресурсы
Эволюция компьютерного аппаратного обеспечения
