Экспоненциальное развитие компьютерной техники по Закону Мура
Лекция №1: «Введение».
I. Конструирование, производство и эксплуатация СВТ.
Актуальность дисциплины.
Содержание дисциплины.
История развития СВТ и технологии изготовления.
Учебная дисциплина «Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники» является специальной, формирующей базовые знания для получения студентами профессиональных умений.
Преподавание учебной дисциплины «Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники» проводиться в тесной взаимосвязи с такими общепрофессиональными и специальными дисциплинами, как «Инженерная графика», «Цифровая схемотехника», «Микропроцессоры и микропроцессорные системы», «Периферийные устройства вычислительной техники», «Инструментальные средства разработки аппаратно-программных систем».
Программа включает следующие разделы:
1. Введение.
2. Конструирование средств вычислительной техники.
3. Производство средств вычислительной техники.
4. Эксплуатация средств вычислительной техники.
Выполнение курсового проекта является заключительным этапом в изучении данной учебной дисциплины. В ходе выполнения курсового проекта систематизируются и закрепляются полученные теоретические звания и практические умения при решении комплексных задач, связанных со сферой профессиональной деятельности будущих специалистов.
|
|
|
Основной целью курсового проекта является формирование у студентов умений проектировать устройства вычислительной техники. Выполнение курсового проекта является важным этапом в формировании специалиста в области применения ЭВМ для автоматизации технологических процессов и производств.
Курсовой проект предоставляет студенту следующие возможности:
· научиться анализировать техническое задание на проектирование
устройств ЭВТ;
· получить навыки поиска научно-технической литературы и работы с ней, правильного составления и оформления технической документации;
· усвоить основные понятия и термины, относящиеся к проектированию цифровых устройств;
· познакомиться с основными проектными процедурами разработки печатной платы и технологией ее изготовления;
· закрепить навыки работы с профессиональными пакетами прикладных программ.
История вычислительной техники.
Этапы развития вычислительной техники:
1. Ручной - с 50-го тысячелетия до н.э.
2. Механический - с средины 17-го века
3. Электромеханический - с 90-х года 19-го века
4. Электронный - с 40-х годов 20-го века.
Ручной этап:
· Пальцевой счет в десятичной или двенадцатиричной системе счисления (четыре пальца руки, в каждой по три фаланги - всего двенадцать).
|
|
|
· Узелковый счет у народов доколумбовой Америки.
· Счет с помощью группировки и перекладывания предметов (предшествовал появлению счет).
· Счет на счетах (Абак - первый развитый счетный прибор). Появились в 15 веке. Последняя попытка усовершенствовать счеты путем объединения их с таблицей умножения относится к 1921 году.
· Открытие логарифмов и логарифмических таблиц Дж. Непером в начале 17 века и внедрение счетных палочек и счетной доски Дж. Непера.
Ручной период развития ВТ базируется на использовании для вычислений различных частей тела человека, в первую очередь пальцев, и для фиксации результатов счета различные предметы, например, счетные палочки, узелки, нанесение насечек.
Механический этап:
· Создание вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений. 1623 г. - первая машина Шиккарда для выполнения арифметический операций над 6-разрядными числами. Она состояла из независимых устройств: суммирующего, множительного и записи чисел.
· Построенная в 1642 г. Блез Паскалем, машина механически выполняющая арифметические операции над 10-разрядными числами.
· Г.В. Лейбниц сконструировал первый арифмометр в 1673 г. Арифмометры получили широкое распространение, неоднократно модифицировались. К ним можно отнести: арифмометр Томаса (томас-машина), машину Болле, арифмометры Орднера и т.д. В связи с появление арифмометром появилась профессия - счетчик, т.е. человек считающий на арифмометре. В 1969 г. выпуск арифмометров в СССР достиг максимума (300 тыс.шт.). Полностью их смогли вытеснить только в 70-х годах 20-го века калькуляторы, элементной базой которых стали интегральные схемы.
|
|
|
· Попытка в первой половине 19 в. Чарльзом Бэббиджем построить универсальную вычислительную машину (аналитическую). Эта машина должна была использовать программы на п/картах. Беббидж разработал основные идеи построения аналитической машины, предназначенной для решения любого алгоритма, с использованием программного принципа управления.
Электромеханический этап:
· Первый счетно-аналитический комплекс был создан в США в 1887 г. с использованием идей Беббиджа и Джоккарда, Г. Холлеритом (табулятор Холлерита). Он использовался для переписи населения в России (1897 г.), США (1890 г.) и Канаде (1897 г.), для обработки отчетности на железных дорогах США, в крупных торговых фирмах.
· В 1941 г. Конрад Цузе построил аналогичную машину, с программным управлением и запоминающим устройством.
|
|
|
· В 1944 г. Айкен на предприятии фирмы IBM, с помощью работ Бэббиджа, построил аналитическую машину "МАРК-1" на электромеханическом реле. Скорость вычислений этой машины была в 100-крат быстрее арифмометра с электроприводом. Было создано несколько модификаций этой машины.
· В СССР в 1957 г. была построена релейная вычислительная машина (РВМ-1). Это был последний, крупный проект релейной ВТ. В этот период создаются машинно-счетные станции, которые являлись предприятиями механизированного счета.
Электронный этап:
· С 1943- 45 г. группа под руководством Мочли и Эккерта в США создает первую ЭВМ ENIAC на основе ЭКЕКТРОННЫХ ЛАМП. Это была универсальная машина для решения разного рода задач. Эта ЭВМ превосходила производительностью машину МАРК-1 в 1000 раз и была больше неё в 2 раза (вес- 30 т.). ENIAC содержала 18000 электронных ламп, 150 реле, 70000 резисторов, 10000 конденсаторов, потребляя мощность в 140 кВт. Но у нее не было памяти и для задания программы надо было соединить определенным образом провода.
· В 1945 г. Джон фон Нейман разработал общие принципы построения цифровой вычислительной машины, которые до сих пор используются в современных ПК.
· Согласно этим принципам Джона фон Неймана, компьютер должен иметь:
· арифметическо - логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;
· устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;
· запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;
· внешнее устройство для ввода-вывода информации.
Поколения ЭВМ:
· Первое поколение ЭВМ - 1949 -1958 г.г.:
o 1949 г. Морис Уилксом (Англия) создан первый компьютер EDVAC. Это универсальная ЭВМ с хранимыми в памяти программами, которая положила начало первому поколению универсальных цифровых электронных вычислительных машин..
В 40-50-х годах ЭВМ были огромны и примитивны. В качестве элементной базы использовались электронные лампы и реле; оперативная память - на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках; быстродействие - в пределах 5-30 тыс. арифметических операций в секунду. Программирование для таких ЭВМ велось в машинных кодах, позднее появились автокоды и ассемблеры. Использовались для научно-технических расчетов. Типичные представители - EDSAC, ENIAC, UNIVAC, БЭСМ, Урал.
· Второе поколение ЭВМ - 1959 - 1963 гг.:
o 1948 г. - изобретен транзистор и во второй половине 50-х годах появились ЭВМ на транзисторах.
o 1959 г., США - создана ЭВМ второго поколения RCA-501.
o 1960 г. - IBM 7090, LARC.
o 1961 - Stretsh.
o 1962 - ATLAS.
o В СССР ЭВМ второго поколения представлены такими машинами как РАЗДАН, Наири, Мир, МИНСК, Урал-11, М-220, БЭСМ-4, М-4000.
ЭВМ второго поколения характеризуются элементной базой на транзисторах (полупроводники), оперативной памятью на миниатюрных ферритовых сердечниках, объемом до 512 Кб, производительностью до 3 000 000 операций в секунду. Они обеспечивают совмещение функциональных операций (режим разделенного времени) и режим мультипрограммирования, т.е. одновременную работу центрального процессора и каналов ввода/вывода. По габаритам ЭВМ делятся на малые, средние, большие и специальные. Параллельно с совершенствованием ЭВМ, развивается программное обеспечение, появляются алгоритмические языка программирования, АСУ, диспетчеры.
· Третье поколение ЭВМ - 1964 - 1976 г.г.:
o 1958 г. - Джек Килби придумал, как на одной пластине разместить несколько транзисторов.
o 1959 г. - Роберт Нойд сконструировал первые чипы (интегральные схемы).
o Первой ЭВМ третьего поколения можно считать серию моделей IBM/360 (1964 г., США).
o К ЭВМ третьего поколения можно отнести PDP-8 (Первый мини-компьютер, был создан в 1965 г. и стоил 20 тыс. $), PDP-11,B-3500, серию ЕС-ЭВМ.
ЭВМ третьего поколения характеризуются элементной базой на ИС и частично БИС, оперативной памятью полупроводниковой на интегральных схемах и объёмом 16 Мб, производительностью до 30 млн. операций в секунду. По габаритам ЭВМ делятся на большие, средние, мини и микро. Типичные модели поколения - ЕС-ЭВМ, СМ-ЭВМ, IBM/360, PDP, VAX. Характерной особенностью ЭВМ третьего поколения явилось наличие операционной системы, появление возможности мультипрограммирования и управление ресурсами (периферийными устройствами) самой аппаратной частью ЭВМ или непосредственно операционной системой. Программное обеспечение ЭВМ усложняется.
· Четвертое поколение ЭВМ - 1977 - наши дни:
o Наиболее известная серия первых ЭВМ четвертого поколения - IBM/370.
o Конс1981 г. - фирма IBM начинает выпуск персональных компьютеров IBM PC.
o 1983 г. - выпущен компьютер IBM PC XT c жестким диском.
o 1985 г. - начат выпуск ПК IBM PC AT .
труктивно - технологической основой ВТ четвертого поколения стали большие интегральные схемы (БИС) и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), созданные в 70-80 годах, быстродействующие запоминающие устройства.. ЭВМ рассчитываются на эффективное использование ЯВУ, упрощение процесса программирования для проблемного программиста.
Парк машин четвертого поколения можно разделить на микро-ЭВМ, ПК, мини-ЭВМ, ЭВМ общего назначения, специальные ЭВМ, супер-ЭВМ.
Оперативная память машин четвертого поколения - полупроводниковая на СБИС и объёмом 16 Мб и более.
Типичные представители этого поколения - IBM/370, SX-2, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray.
Экспоненциальное развитие компьютерной техники по Закону Мура
Рис.1. Диаграмма Закона Мура (кол.-во транзисторов удваивается каждые 2 г.)
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 1005; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!