Первые вычислительные машины

 

 

Машина математиков.

 

Первая страница в истории создания вычислительных машин связана с  именем французского философа, писателя, математика и физика Блеза Паскаля, который в 1641 г. (по другим данным в 1642) сконструировал первую суммирующую  машину. Правда, она производила только сложение и вычитание, последовательно прибавляя или отнимая единицы отдельных разрядов, но механическая передача десятков была в ней принципиально осуществлена.сохранилось семь экземпляров машины Паскаля. Один из них находится в  Музее искусств и ремесел в Париже, где собрана  полная коллекция математических инструментов, в которую входит модель арифмометра русского ученого П. Л. Чебышева.

Немецкий ученый Готфрид Вильгельм  Лейбниц работал над созданием  универсальной машины, осуществлявшей четыре действия арифметики. Ряд важнейших ее органов применяли вплоть до середины XX в. В некоторых типах машин («Томас», «Саксония», «Архимед»). К типу машины Лейбница могут быть отнесены все машины, в частности и первые ЭВМ, производящие умножение как повторное сложение, а деление – как многократное вычитание.

Существенными частями конструкции машины Лейбница служат: установочное приспособление и подвижная каретка, в которой заключена счетная часть машины – так называемый результирующий  счетчик и счетчик числа оборотов. При умножении множимое устанавливается в установочном приспособлении (на спицах или кнопках), множитель постепенно «накручивается» в счетчике оборотов и, наконец, произведение появляется в результирующем счетчике.

В дальнейшем интерес к механическим вычислителям перешел к инженерам. В 1875 г. Шведским инженером В.Т. Однером, работавшим в России, была сконструирована машина, которая впоследствии получила наименование арифмометра. Герман Холлериз для проведения переписи населения США на 1890 г. сконструировал машину, автоматизировавшую процесс обработки данных, и использовал в качестве носителей информации перфокарты. В 1896 г. Он основал фирму по выпуску перфокарт и счетно – перфорационных машин. В дальнейшем она была преобразована в известную фирму – производитель вычислительной техники – IBM.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первые вычислительные техники.

 

 

Появление ЭВМ в середине XX в. – вполне закономерное событие. Тем не менее, видимо оно застало врасплох тех, кто назвал этот инструмент электронной вычислительной машиной. Какая же она электронная, если есть и другие технологические решения? Почему вычислительная, если существуют машины, выполняющие только поиск информации или управление? Пожалуй, бесспорным в названии является слово машина, хотя оно мало, что поясняет из-за обширности класса машин и их разнообразия. На английском языке ЭВМ именуется просто «вычислитель» ( computer – компьютер), чтобы отличить их от счетных устройств – калькуляторов, а на французском «упорядочивающий» ( l'ordinateur), чем акцентируется роль программы, а не функциональное назначение. Этот разнобой в названиях свидетельствует, прежде всего, о широте возможностей применения и разнообразии технического воплощения ЭВМ. Но чтобы сориентироваться в этом разнообразии, попробуем рассмотреть самую простую ЭВМ, не обладающую всеми многогранными способностями современных машин, но по праву относящуюся к их семейству.

В 1925 г. В.Буш создает первую вычислительную машину электрических реле. Это был новый шаг в технологии, но не в автоматизации. Управление процессом счета все еще возлагалось на человека. В 1944 г. появилась релейная машина «Марк-I», в которой управление вычислениями осуществлялось автоматически. Новый элемент этой машины – устройство управления. Его роль выполняло зубчатое колесо, которое перематывало управляющую перфоленту. Но как и всякое механическое устройство, машина «Марк-I» не обладало тем быстродействием, которое позволило бы осуществить качественный скачок в технологии вычислений.

Первая быстродействующая  э л е к т р о н н а я в ы ч и с л и т е л ь н а я м а ш и н а ЭНИАК, созданная американскими специалистами в Пенсильванском университете, имела в своем составе 18 тыс. Электронных ламп, потребляла более 100 кВт электроэнергии, весила 30т и занимал комнату длиной 30м. Сложение и вычитание производилось за 200мкс (в 1000 раз быстрее, чем в машине «Марк-I»), умножение – за 2300мкс. ЭНИАК предназначалась для решения дифференциальных уравнений в задачах расчета траекторий, т.е. была специализированной. ( С 1948 г. начинается серийный выпуск универсальных ЭВМ фирмой IBM, которая и до настоящего времени является крупнейшим производителем вычислительных машин.)

 

 

                            МОУ «Сангарская гимназия»

 

 

 

                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: «Первые вычислительные

машины»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                    

                                                                                              

                                                           Выполнила: Нестерович Эльза

                                         7 «А» класса

                                         Сангарской гимназии.

 

 

п. Сангар

2009г

     Машина ЭНИАК была рассчитана на выполнение конкретной последовательности вычислений. Если требовалась иная последовательность, схему приходилась практически заново монтировать. Проект первой ЭВМ заинтересовал известного математика Джона фон Неймана, и он занялся разработкой логической схемы, способной использовать гибко запоминаемую программу, которую можно было бы изменять, не перестраивая всей схемы машины. Как следовало из сообщения Дж. фон Неймана по этому поводу в 1946 г., он впервые выделил четыре основных блока в схеме ЭВМ и назвал их арифметико-логическим устройством, памятью для данных и команд, устройством управления и устройством ввода – вывода. Впоследствии ЭВМ такой конфигурации получила название машины неймановского типа. Реализовать собственные принципы на конкретной ЭВМ Нейману удалось только в 1952 г. Основной его заслугой является разработка принципа гибкого программного управления в последовательных машинах с вычислительной программой.

     Первая  отечественная и первая в Европе  вычислительная машина МЭСМ (малая  электронная счетная машина) была разработана в 1950 г. под руководством академика С. А. Лебедева. МЭСМ имеет более универсальное назначение, нежели ЭНИАК, и по существу структурные схемы этой машины являются классическими. Она могла обрабатывать 50 операций в секунду и хранит в оперативной памяти 31 число и 63 команды. Уже в первой ее модели был заложен прообраз внешней памяти емкостью 5000 слов на магнитном барабане. Хотя МЭСМ проектировали, скорее, с целью отработки конкретных научных и технических идей, они были использованы и практически для решения народнохозяйственных задач. Эта машина сыграла большую роль в качестве макета, на котором отрабатывали принципы построения семейства БЭСМ, характеристики которых не уступали лучшим зарубежным моделям.

     Первая БЭСМ появилась в 1952 г. Ее быстродействие составляла уже десять пятой степени операций в секунду, а объем оперативной памяти достиг 1024 слова. Внешняя память на двух магнитных барабанах  объемом 5120 тыс. чисел обеспечивала  решение сложных задач.

     В 1967 г. была создана самая мощная ЭВМ этого семейства – БЭСМ-6 с быстродействием 1 млн. операций в секунду. Время выполнения операции сложения – 1,2 мкс, умножения -2,1 мкс. Емкость оперативной памяти – 32 тыс. слов.

     В этот период развитие вычислительной техники шло по пути наращивания мощностей всех основных блоков – памяти, арифметико-логического устройства, устройства управления. Совершенствовались и устройства ввода – вывода. Машины имели универсальное назначение. Правда, то, что подразумевали под универсальностью 20 лет назад, в наши дни уже не заслужило бы такого названия. Например, ЕС ЭВМ и сегодня называют универсальными, хотя уже свыше 10 лет существуют управляющие мини-ЭВМ, которые имеют более широкий спектр применения, включая традиционные вычислительные задачи. Дальнейшее развитие в отдельности каждого из таких блоков, как память, арифметико-логическое устройство, устройство управления и устройство ввода – вывода, привело к появлению специализированных ЭВМ.

      С позицией  технологии ЭВМ за 40 лет претерпели серьезные изменения , о чем свидетельствует переход от электровакуумных приборов, транзисторов к микросхемам, большим интегральным схемам, кристаллам.… Но важно, что при любом технологическом исполнении все основные блоки выполняют те же самые функции, хотя и с различной скоростью и надежностью.