Реферат: История компьютеров
ГИМНАЗИЯ «ЭВРИКА»
<img src="/cache/referats/20417/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1027">
Попредмету: «Информатика»
На тему: «История развития компьютеров»
Ученика 7 «д.» класса
Бордовского Антона
Великий Новгород
<img src="/cache/referats/20417/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1026">
2003
История развития компьютеров.
В нашу эпоху компьютер занимает определенное место в жизни человека.Кто-то использует компьютер для игр, кто-то для обучения, некоторые любятпосидеть в Internet. Но все эти компьютеры имеют общую структуры и принципыфункционирования, а соответственно, и историю развития. Эволюционный процесс,который привел к современным компьютерам, был и продолжает оставатьсячрезвычайно быстрым и динамичным. Ученые вывели даже закономерность, чточастота процессоров увеличивается вдвое каждые 18 месяцев!
При создании машины, известной как «персональный компьютер»,было использовано большое число открытий и изобретений., которые внесли важноезначение в развитие компьютерной техники.
1. Исторические предшественники компьютерам
1.1 Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа.
В первой половине XIX в. английский математик Чарльз Бэббидж попыталсяпостроить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер (Бэббиджназывал его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того,что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы.Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программысобирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги синформацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широкоупотреблялись в ткацких станках). Однако довести до конца эту работу Бэббидж несмог, — она оказалась слишком сложной для техники того времени.
1.2. Первые компьютеры
В 40-ходах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попыткуБэббиджа на основе техники XX в. — электромеханических реле. Некоторые из этихисследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и переоткрыли его идеизаново. Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941 г.построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Ноиз-за войны работы Цузе не были опубликованы. А в США в 1943 г. на одном изпредприятий фирмы IBMамериканец Говард Эйкенсоздал более мощный компьютер под названием “Марк-1”. Он уже позволял проводитьвычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра), и реальноиспользовался для военных расчетов.
Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недостаточнонадежно. Поэтому начиная с 1943 г. в США группа специалистов под руководствомДжона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ENIACна основе на основе электронных ламп. Созданный ими компьютер работалв тысячу раз быстрее, чем Марк-1. Однако обнаружилось, что большую частьвремени этот компьютер простаивал — ведь для задания метода расчетов(программы) в этом компьютере приходилось в течение нескольких часов или даженескольких дней подсоединять нужным образом провода. А сам расчет после этогомог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.
2. Компьютеры с хранимой в памяти программой
Чтобы упростить и убыстрить процесс задания программ, Мочли и Экертстали конструировать новый компьютер, который мог бы хранить программу в своейпамяти. В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман,который подготовил доклад об этом компьютере. Доклад был разослан многим учеными получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и простосформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т.е. универсальныхвычислительных устройств. И до сих пор подавляющее большинство компьютеровсделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своем докладе в1945 г. Джон фон Нейман. Первый компьютер, в котором были воплощены принципыфон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.
2.1 Развитие элементной базы компьютеров
В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп.Поэтому компьютеры были очень большими (они занимали огромные залы), дорогими иненадежными — ведь электронные лампы, как и обычные лампочки, часто перегорают.Но в 1948 г. были изобретены транзисторы — миниатюрные и недорогие электронныеприборы, которые смогли заменить электронные лампы. Это привело к уменьшениюразмеров компьютеров в сотни раз и повышению их надежности. Первые компьютерына основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годовбыл созданы и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров,что позволило фирме DigitalEquipment (DE) выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. дол. (компьютеры40-х и 50-х годов обычно стоили миллионы дол.).
После появления транзисторов наиболее трудоемкой операцией припроизводстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для созданияэлектронных схем. Но в 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремниятранзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронныесхемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В 1968 г. фирма Burroughsвыпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intelначала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количествотранзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральнойсхемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год, что и обеспечиваетпостоянное уменьшение стоимости компьютеров и повышение быстродействия.
3. Появление персональных компьютеров
Вначале микропроцессоры использовались в различных специализированныхустройствах, например, в калькуляторах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили осоздании на основе микропроцессора Intel-8008 персональногокомпьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большойкомпьютер, но рассчитанного на одного пользователя. В начале 1975 г. появилсяпервый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800 наоснове микропроцессора Intel-8080. Этот компьютерпродавался по цене около 500 дол. И хотя возможности его были весьмаограничены), оперативная памятьсоставляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появлениебыло встречено с большим энтузиазмом: в первые же месяцы было продано несколькотысяч комплектов машины. Покупатели снабжали этот компьютер дополнительными устройствами:монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.д.Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами. В конце 1975 г. ПолАллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали длякомпьютера “Альтаир” интерпретатор языка Basic, что позволилопользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для негопрограммы. Это также способствовало популярности персональных компьютеров.
Успех Альтаир-8800 заставил многие фирмы также заняться производствомперсональных компьютеров. Персональные компьютеры стали продаваться уже вполной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки,а затем и сотни тысяч штук в год. Появилось несколько журналов, посвященныхперсональным компьютерам. Росту объема продаж весьма способствовалимногочисленные полезные программы, разработанные для деловых применений.Появились и коммерчески распространяемые программы, например, программа дляредактирования текстов WordStarи табличный процессор VisiCalc(соответственно 1978 и 1979 гг.). Эти (и многие другие) программысделали покупку персональных компьютеров весьма выгодным для бизнеса: с ихпомощью стало возможно выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы ит.д. Использование же больших компьютеров для этих целей было слишком дорого.
4. Компьютеры фирмы IBM
В конце 1980 года маленькая группа,названная Entry Systems Division, была образована в составе фирмы IВМ.Первоначальный штат состоял из 12 человек (инженеров и конструкторов) под руководствомДона Эстриджа. Главным конструктором «команды» был Льюис Эггебрехт.Это подразделение получило задание — разработать первый реальный ПК фирмы IВМ.
Фирма IBM считала, что система 5100,разработанная в 1975 году, является «разумным» программируемымтерминалом, а не настоящим компьютером, хотя она действительно былакомпьютером.
Эстридж и группа конструкторов быстро разработали проект и спецификацииновой системы. Группа изучила рынок, который оказал огромное влияние на проектIВМ РС. Конструкторы смотрели господствующие стандарты, изучили другие успешныесистемы и включили все эти особенности — и даже больше — в новый ПК. Фирма IВМбыла готова производить систему, которая идеально заполнила свою нишу на рынкеЭВМ.
После того, как параметры для проектабыли определены с помощью изучения рынка, фирма IВМ была в состоянии пройтипуть от идеи до выпуска системы за один год. Компания совершила этот подвиг,прибегнув к покупке максимального количества компонентов у внешних продавцов.Например, фирма IВМ выдала контракт на разработку языков программирования иоперационной системы маленькой компании Microsoft. (Сначала фирма IВМпредлагала сотрудничество фирме Digital Research, однако, та незаинтересовалась сделкой. фирма Мicrosoft заинтересовалась и сейчас она сталаодной из крупнейших в мире в области программного обеспечения). Кроме помощи вбыстром выпуске конечного продукта, использование внешних продавцов былооткрытым приглашением к дальнейшей поддержке системы. Так это и случилось.Дебют IВМ РС, использующего РС 005, состоялся во вторник, августа 1981 года. Вэтот день новый стандарт занял свое место в компьютерной индустрии. С тех порфирма IВМ продала более чем 10 миллионов РС, и РС вырос в целое семействокомпьютеров и внешних устройств. Для этого семейства написано большепрограммных продуктов, чем для любой другой системы, имеющейся на рынке.
4.1 Концепция открытой архитектуры
До появления ПК IВМ все моделимикрокомпьютеров имели закрытую архитектуру. Это означало, что аппаратныесредства компьютера оставались для конечного пользователя «вещью всебе»: любая их модификация требовала достаточно высокой специальнойквалификации в области электроники. Совершенствование микрокомпьютераоставалось уделом профессионалов-разработчиков, а пользователям приходилосьдовольствоваться тем, что они приобретали. С того момента, когда на корпусемикрокомпьютера при его сборке был, завернут последний винт, система былаобречена на необратимое старение. Безусловно, это не означало кризисногоположения в производстве ПК, но спрос на них (и, соответственно, объемпроизводства и сбыта) был весьма невелик, а производительность не могла бытьдаже сравнима с профессиональными мини-ЭВМ. Именно поэтому первоначально ихчаще называли «домашними», а не «персональными».
Вот как открытость архитектуры IBMPCповлияла на развитие персональных компьютеров:
1. Перспективность и популярность IBMPCсделала весьма привлекательным производство различных комплектующих идополнительных устройств для IBMPC. Конкуренция между производителями привела к удешевлению комплектующихи устройств.
2. Очень скоро многие фирмы перестали довольствоваться рольюпроизводителей комплектующих для IBMPCи начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBMPC. Поскольку этим фирмам нетребовалось нести огромные издержки фирмы IBMна исследования иподдержание структуры громадной фирмы, они смогли продавать свои компьютерызначительно дешевле (иногда в 2-3 раза) аналогичных компьютеров фирмы IBM. Совместимые с IBMPCкомпьютеры вначале стали презрительно называли “клонами”, но этакличка не прижилась, так как многие фирмы-производители IBMPC-совместимых компьютеров стали реализовывать технические достижениябыстрее, чем сама IBM. 3. Пользователи получиливозможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать ихдополнительными устройствами сотен различных производителей.
Все это привело к удешевлению IBMPC-совместимых компьютерови стремительному улучшению их характеристик, а значит, к росту их популярности.
Фирма 1ВМ произвела в этой областинастоящий переворот. Так как еще до появления ее первого ПК IВМ была фирмой-производителем больших вычислительных систем и мини-ЭВМ,она просто перенесламодульный принцип их построения в структуру ПК.
Именно в этом смысле его открытаяархитектура допускает замену дополнительных устройств на новые при старениипрежних. Это качество поддерживаетсястрого соблюдаемым правилом, выработанным производителямиаппаратных и программных средств: всеновые устройства и программы должны быть совместимыми попринципу «сверху — вниз»,то есть последующие версии должны обслуживать все ранее существовавшее.
Например: пользователь приобрел ПКIВМ с монохромным (одноцветным) монитором и таким жевидеоконтроллером (контроллером,который управляет монитором). Через 1-2 года на рынке появилсяцветной контроллер. Даже неспециалиств состоянииизвлечь из системы устаревшее устройство и заменитьего новым. Еще через 2 года появилсяулучшенный цветной графический контроллер. Пользователь вновь заменяет лишьодин из компонентов ПК и так далее. Преимущества подобного подхода очевидны:во-первых, нет необходимости в замене системы в целом, если возможно ееобновление «по частям», во-вторых, совершенствование ПК становитсяуделом самого пользователя, который вследствие своей близости к конкретномуприменению ПК лучше представляет себе, что требуется от системы, а в-третьих,процесс ремонта сводится к замене не отдельного элемента, а устройства в целом,что можно делать намного быстрее.
Именно вследствие удачного конструктивного решения через короткий срокпосле рождения IВМ РС (IВМ Реrsonal Соmputer — ПК IВМ) началось лавинообразноенарастание производства ПК, совместимых с оригинальной моделью. Достаточносказать, что производитель прежде весьма популярных микрокомпьютеров TRS-80 — фирмаТаndу Corporation достаточно быстро освоила производство IВМ-совместимых ПК,эффективно переориентировав производство. Модели ПК выпускаются и другимифирмами. Как правило, они полностью совместимы с соответствующими моделями IВМ,но стоят дешевле (иногда весьма значительно). Это семейство микрокомпьютеровполучило название «клона» IВМ. Так как сам по себе принцип открытойархитектуры не подлежит авторской и патентной защите, то вследствие«клонирования» ПК сторонними производителями фирма IВМ начала быстроутрачивать монополию на контроль рынка ПК и терять доходы. Только тощаспециалисты IВМ поняли, насколько замечательное решение они предложили. Можносказать, что в этом отношении фирма сработала частично против себя, но от этоговыиграли потребители. Любая из моделей «клока» оказывалась в конечномсчете, лучше своего прототипа (по быстродействию, дизайну и т.д.), то есть IВМкак бы инициировала процесс разработки очередного ПК, а затем другиепроизводители всесторонне совершенствовали каждую из моделей. Неудивительно,что к настоящему моменту IВМ, имея в руках весь арсенал сверхсовременныхтехнологий, является хоть и самым крупным, но не самым популярнымпроизводителем ПК своей собственной архитектуры; и совсем не ее модели занимаютпервые места в рейтинге ПК.
5. Основные модели компьютеров фирмы IBM
Первая модель ПК IВМ — IВМ РС IВМРеrsоnal Соmрuter использовала микропроцессор Intel 8088 и имела 64 КБоперативной памяти, магнитофон для загрузки/сохранения программ и данных,дисковод и встроенную версию языка BASIС. Через короткий отрезок времени этамодель была усовершенствована.
Новая модификация получила название«расширенного» ПК — IВМ РС/ХТ (Рersonal Соmрuter/еХТеnded version).
Производители отказались отиспользовании магнитофона в качестве накопителем информации, добавили второйдисковод гибких дисков, а также возможность использования жесткого дискаемкостью 10-30 МБ. В настоящее время наличие жесткого диска в ПК ХТ являетсяпрактически обязательным. Модель базировалась на использовании того жемикропроцессора — Intel 8088.
Компьютер IВМРС/АТВследствие естественного прогресса вобласти разработки и производства микропроцессорной техники фирма Intel — постоянный партнер IВМ – освоила выпуск новой серии процессоров — Intel 80286.Соответственно появилась и новая модель ПК IВМ. Она получила название IВМ РС/АТ(Рersonal Computer/Аdvanced Technology) — «ПК усовершенствованнойтехнологии». В связи с использованием нового микропроцессорапроизводительность системы возросла более чем вдвое. Она укомплектованадисководами гибких дисков нового типа (с устроенным объемом хранимойинформации}, жестким диском от 40 МБ и выше. Шина ПК расширена до 16 бит.
КомпьютерPS/2
Накал конкурентной борьбы заставилразработчиков IВМ в конечном счете отказаться от принципа «открытойархитектуры». Новое семейство моделей ПК IВМ получило название РS/2(Рersonal System 2 — «персональная система/2»). Она абсолютнонесовместима с первым поколением на аппаратном уровне, но сохраняетсовместимость на уровне программного обеспечения. В модели РS/2 фирма IВМ заявила о своем переходе на новую шинную архитектуру — микроканальную (Мiсrо Сhannel Аrchitecture, МСА). Это позволило отгородиться отсторонних производителей, но ограничило потребителей в выборе: вседополнительные устройства для этих ПК выпускает только сама IВМ; другие фирмыее практически не поддерживают.
Первые модели семейства РS/2использовали микропроцессор Intel 80286 и фактически копировали ПК АТ, но набазе иной архитектуры. Затем IВМ начала использовать микропроцессор Intel 80386и даже Intel 80486.
Компьютер ПК 386Новая модель ПК на базе очередномпоколения микропроцессоров Intel 80386 (ПК 386) била впервые разработана уже неIВМ, а фирмой Соmpaq. Этот ПК может работать в реально многозадачном имногопользовательском режиме. С некоторым запозданием IВМ выпустила компьютертакого класса как новую модель семейства РS/2.
В делом, надежды фирмы IВМ,возлагавшиеся наконцепцию новой архитектуры РS/2 — так называемую микроканальную(кстати, действительно более прогрессивную в смысле скорости обмена данными), — пока коммерчески не оправдались. Пользователи-неспециалисты оказалисьпрактичнее профессионалов и не захотели приобретать ПК, новая конструкциякоторых не поддержана другими производителями дополнительных устройств.
Именно вследствие этого не будемостанавливаться здесь на особенностях микроканальной архитектуры ПК второгопоколения.
Другие производители (в их числетакие гиганты, как Соmpaq, Zenith, АSТ, Арricot и др.) разработали модели ПК386 на основе использования прежней архитектуры. С этот момента фирма IВМ,породившая ПК как идеологию, перестала быть его самым популярнымпроизводителем. Сотни фирм в десятках стран мира производят модели клона IBМ,включая модель с микропроцессором Intel 80386, причем эти модели раскупаютсяедва ли не охотнее, чем РS/2 фирмы IВМ. Первое место среди различных вариантовмодели ПК 386 (данные 1989 года) занимает микрокомпьютер Соmраq DeskPro/386.
<span Times New Roman",«serif»">