________________________________________________________________
МинистерствоОбразования и науки Российской Федерации
РоссийскийГосударственный Социальный Университет
филиалв г. Обнинск
КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА
подисциплине «Информатика»
на тему: «Структурная схема и принципаработы ЭВМ»
Выполнила:
Студентка I курсагруппы Б
Специальность «Финансы икредит»
Александрова В. А
Проверил:
Белозерцева Е. Л.
Обнинск2007 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
TOC o «1-3» h z u ВВЕДЕНИЕ… PAGEREF _Toc182496894 h 3
ЭВМПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ… PAGEREF _Toc182496895 h 4
ЭВМВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ… PAGEREF _Toc182496896 h 7
ЭВМЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ… PAGEREF _Toc182496897 h 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ… PAGEREF _Toc182496898 h 10
Развитие вычислительной техники… PAGEREF _Toc182496899 h 11
СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ… PAGEREF _Toc182496900 h 12
ВВЕДЕНИЕ
Ключеваяроль в современной инфраструктуре информатизации принадлежит системамкоммуникации и вычислительным сетям, в которых сосредоточены новейшие средствавычислительной техники, информатики, связи, а также самые прогрессивныеинформационные технологии. Именно они обеспечивают пользователям широкий наборинформационно-вычислительных услуг с доступом к локальным и удаленным машиннымресурсам, технологиям и базам данных.
Напути развития электронной вычислительной техники (начиная с середины 40-хгодов) можно выделить четыре поколения больших ЭВМ, отличающихся элементнойбазой, функционально-логической организацией, конструктивно-технологическимисполнением, программным обеспечением, техническими и эксплуатационнымихарактеристиками, степенью доступа к ЭВМ[1] состороны пользователей. Смене поколений сопутствовало изменение основныхтехнико-эксплуатационных и технико-экономических показателей ЭВМ, и в первуюочередь таких, как быстродействие, емкость памяти, надежность и стоимость. Приэтом одной из основных тенденций развития было и остается стремление уменьшитьтрудоемкость подготовки программ решаемых задач, облегчить связь операторов смашинами, повысить эффективность использования последних.
Возможностиулучшения технико-эксплуатационных показателей ЭВМ в значительной степенизависят от элементов, используемых для построения их электронных схем. Поэтомупри рассмотрении этапов развития ЭВМ каждое поколение обычно в первую очередьхарактеризуется используемой элементарной базой.
ЭВМПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Основнымактивным элементом ЭВМ первого поколенияявлялась электронная лампа, остальные компоненты электронной аппаратуры – этообычные резисторы, конденсаторы, трансформаторы. Для построения оперативнойпамяти ЭВМ уже с середины 50-х годов начали применяться специальноразработанные для этой цели элементы – ферритовые сердечники с прямоугольнойпетлей гистерезиса. В качестве устройства ввода-вывода сначала использоваласьстандартная телеграфная аппаратура (телетайпы, ленточные перфораторы,трансмиттеры, аппаратура счетно-перфорационных машин), а затем специально дляЭВМ были разработаны электромеханические запоминающие устройства на магнитныхлентах, барабанах, дисках и быстродействующие печатающие устройства.
Машиныпервого поколения имели внушительные размеры, потребляли большую мощность,имели сравнительно малое быстродействие, малую емкость оперативной памяти,невысокую надежность работы и недостаточно развитое программное обеспечение. ВЭВМ этого поколения были заложены основы логического построения машин ипродемонстрированы возможности цифровой вычислительной техники.
Вэтот период зародилась профессия программистов – создателей программ для ЭВМ ипоявились первые языки программирования. В это же время фон Неймансформулировал основные принципы работы всех современных компьютеров –использование сменных программ как средств управления ЭВМ и обработки данных,располагаемых в памяти машины.Компьютеры наэлектронных лампах. (1948-1958)
Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XXвека. Первая электронная лампа -вакуумный диод — была построена Флемингом лишьв 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум былоткрыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод — лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа — тиратрон, пятиэлектродная лампа — пентод и т. д. До 30-х годов электронныевакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом врадиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нуждэкспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открывтем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счетчиксостоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем (1918) и- независимо — американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампыи в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; онпредставляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно можетбыть использовано для хранения одной двоичной цифры. Использование электроннойлампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-затого, что высота стеклянной лампы — 7см, машины были огромных размеров. Каждые7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 — 20тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень многовремени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации«современного» компьютера того времени требовались специальныесистемы охлаждения.
Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужныбыли целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было,поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера снужным гнездом.
Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC[2] — первая машина с хранимой программой. UNIVAC[3]. Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населенияСША. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашлиприменение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первымсерийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместоперфокарт использовалась магнитная лента.
ЭВМВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ
Насмену лампам в машинах второго поколения(в конце 50-х годов) пришли транзисторы. В отличие от ламповых ЭВМ транзисторымашины обладали большими быстродействием, емкостью оперативной памяти инадежностью. Существенно уменьшились размены, масса и потребляемая мощность.Значительным достижением явилось применение печатного монтажа. Повысиласьнадежность электромеханических устройств ввода-вывода, удельный вес которыхувеличился. Машины второго поколения обладали большими вычислительными илогическими возможностями.
Особенностьмашин второго поколения – их дифференциация по применению. Появились машины длярешения научно-технических и экономических задач, для управленияпроизводственными процессами и различными объектами (управляющие машины).
Нарядус техническим совершенствованием ЭВМ развиваются методы и приемыпрограммирования вычислений, высшей ступенью которых является автоматическоепрограммирование, требующее минимальных затрат труда математиков-программистов.Большое развитие и применение получили алгоритмические языки, существенноупрощающие процесс подготовки задач к решению на ЭВМ. С появлениемалгоритмических языков резко сократились штаты «чистых» программистов,поскольку составление программ на этих языках стало под силу самимпользователям.
Впериод развития и совершенствования машин второго поколения наравне с однопрограммными появилисьмногопрограммные (мультипрограммные) ЭВМ. В отличие от однопрограммныхмашин, в которых программы выполняются только поочередно, в многопрограммныхЭВМ возможна совместная реализация нескольких программ за счет организациипараллельной работы основных устройств машины.
ЭВМ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ
Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданиювторого поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собойновый этап в развитии вычислительной техники — рождение машин третьегопоколения. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляетсобой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевогокристалла площадью около 10 мм2.
Первые интегральные схемы (ИС) появились в 1964 году. Сначала онииспользовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можнообнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же касаетсякомпьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы!
ПоявлениеИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она однаспособна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь ужезаменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладаеттакими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! БыстродействиеЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.
Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что ихпроизводство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения.Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. Аэто, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ,предназначенные для решения самых различных задач. Большинство созданных доэтого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решатьзадачи какого-то одного типа.
ЭВМЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ
Длямашин четвертого поколения (конец 70-х годов) характерно применение большихинтегральных схем (БИС). Высокая степень интеграции способствует увеличениюплотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности и быстродействия,снижению стоимости. Это, в свою очередь, оказывает существенное воздействие налогическую структуру ЭВМ и ее программное обеспечение. Более тесной становитсясвязь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционнойсистемы.
Отчетливопроявляется тенденция к унификации ЭВМ, созданию машин, представляющих собой единую систему.Ярким выражением этой тенденции является создание и развитие ЕС ЭВМ – Единойсистемы электронных вычислительных машин.
Промышленныйвыпуск первых моделей ЕС ЭВМ был начат в 1972 г., при их создании былииспользованы все современные достижения в области электронной вычислительнойтехники, технологии и конструирования ЭВМ, в области построения системпрограммного обеспечения. Объединение знаний и производственных мощностей стран-разработчиковпозволило в довольно сжатые сроки решить сложную комплексную научно-техническуюпроблему. ЕС ЭВМ представляла собой непрерывно развивающуюся систему, в которойулучшались технико-эксплуатационных показатели машин, совершенствовалосьпериферийное оборудование и расширялась его номенклатура.
Кромеуказанных выше больших ЭВМ, со второй половины 50-х годов начали развиватьсямини-ЭВМ, отличающиеся меньшими функциональными возможностями главным образомиз-за ограниченного набора команд и меньшей разрядности чисел, представляющихобрабатываемые данные.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Закороткое время микропроцессоры прошли большой путь развития: от первогопоколения 4- и 8-разрядных микропроцессоров, выполненных по р – канальнойМОП-технологии, до четвертого поколения 32- и 64-разрядных микропроцессоров.
Внастоящее время реализуется программа по разработке в ближайшие 8-10 лет новыхтипов компьютеров:
Ø многопроцессорныхкомпьютеров с высокой степенью параллелизма обработки информации;
Ø компьютеровс нейронными сетями;
Ø компьютеров,в которых для передачи информации используется свет.
Появлениеперсональных компьютеров – наиболее яркое событие в области вычислительнойтехники, это динамично развивающийся сектор отрасли. С внедрением компьютероврешение задач информатизации общества поставлено на реальную основу. Крометого, потребовался новый подход к организации систем обработки данных, ксозданию новых информационных технологий. Возникла необходимость перехода отсистем централизованной обработки данных к системам распределенной обработкиданных, т. е. к компьютерным (вычислительным) сетям различных уровней – отлокальных до глобальных.Развитие вычислительной техники
Вычислительная техника не сразу достигла современного уровня.
В ее развитии отмечают предысторию и четыре поколения ЭВМ.
Поколение
Элементная база
Быстродействие
Программное
обеспечение
Применение
Примеры
1-е
(1946 — 1959)
Электронные
лампы
10 — 20 тыс. оп/c
Машинные языки
Расчетные задачи
ЭНИАК (США), МЭСМ (СССР)
2-е
(1960 — 1969)
Полупроводники
100 — 500 тыс. оп/с
Алгоритмические языки, диспетчерские системы, пакетный режим
Инженерные, научные, экономические задачи
IВМ 701 (США), БЭСМ-6, БЭСМ-4 (СССР)
3-е
(1970 — 1979)
Интегральные микросхемы
Порядка 1млн. оп/с
Операционные системы, режим разделения времени
АСУ, САПР, научно-техничес-
кие задачи
IBM 360 (США), ЕС 1030, 1060 (СССР)
4-е
(1980 — настоящее время)
БИС, микропроцессоры
Десятки и сотни млн. оп/с
Базы и банки данных
Управление, коммуникации,
АРМ, обработка текстов, графика
ПЭВМ, серверы
Примечание:
БИС — большие интегральные схемы;
АСУ — автоматизированная система управления;
САПР — система автоматического проектирования;
АРМ — автоматизированное рабочее место,
БЭСМ и МЭСМ — соответственно большая и малая электронные счетные машины;
ПЭВМ — персональная электронная вычислительная машина.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Каймин В. А. Информатика: Учебник. – М:ИНФРА-М, 2000 – 2232 с. (серия «Высшее образование).
2. Острейковский В. А. Информатика: Учебноепособие для ВУЗов /В. А. Острейковский – 3-е изд., стер. – М.: Высшая школа,2005 – 511 с.: ил.
3. А.П.Пятибратов, А.С.Касаткин,Р.В.Можаров. “ЭВМ, МИНИ-ЭВМ и микропроцессорная техника в учебном процессе”.
4. ГаевскийА.Ю. «Информатика»
[1]ЭВМ– электроннаявычислительнаямашина
[2]Electronic Delay Storage AutomaticCalculator
[3] Universal Automatic Computer