Эволюция средств электронной вычислительной техники. Персональные компьютеры

Лекция 2.

 Эволюция средств электронной вычислительной техники. Персональные компьютеры (ПК)

Эволюция средств вычислительной техники. Общие принципы функционирования электронных вычислительных машин (ЭВМ). Классы и поколения ЭВМ, их краткая характеристика. История создания и развития персональных компьютеров (ПК). Принцип открытой архитектуры в конструировании и создании ПК. Виды ПК. Перспективы и тенденции в развитии ПК. Применение вычислительной техники в медицине и здравоохранении. Основы пользовательского интерфейса  IBM-подобных ПК.

1.  Эволюция средств вычислительной техники.

Во все времена людям приходилось считать. В далеком прошлом они считали на пальцах, использовали камешки или делали насечки на дереве, камнях, костях. Примерно 4 тыс. лет тому назад, на заре человеческой цивилизации были изобретены уже довольно сложные системы счисления, позволяющие осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, измерять земельные участки и проводить другие вычисления. Несколько тысячелетий спустя появились первые ручные вычислительные устройства. В наши дни сложнейшие вычислительные задачи, как и множество других операций, казалось бы, не связанных с числами, решаются с помощью компьютеров.

Современный компьютер - это не мозг, а просто-напросто инструмент, еще одно устройство, придуманное для того, что бы облегчить наш труд. Ни одна другая машина в истории человечества не принесла столь быстрых и глубоких изменений, как ЭВМ. Применение ЭВМ в области здравоохранения и медицины оказывает глубокое влияние на качество жизни в цивилизованных странах.

Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Существуют два основных типа компьютеров:

• цифровые – устройства для обработки данных в цифровом (двоичном) коде;
• аналоговые – устройства, в которых исследуемая величина моделируется непрерывными (аналоговыми) физическими величинами (электрический ток, время и т.д.).

Так как в настоящее время в основном используются цифровые компьютеры, то в дальнейшем изложении материала будем понимать под термином компьютер цифровую ЭВМ.

Три технических новшества сделали возможным появление компьютера:

·  электронный переключатель схем;

·  цифровое кодирование информации;

·  создание устройств искусственной памяти.

Современные компьютеры в полной мере используют кодирование информации в цифровом двоичном коде и ее хранение в технических устройствах, а электронные схемы, принимающие непосредственное участие в обработке информации, по своей сути  представляют собой электронные  переключатели.

Из всех изобретателей прошлых столетий, внесших тот или иной вклад в развитие ВТ, ближе всего к созданию компьютера в современном его понимании стоял английский математик ЧАРЛЗ БЭББИДЖ (1791-1871).

В течение 13 лет Ч. Бэббидж заведовал кафедрой математики Кембриджского университета, основал Королевское астрономическое общество, был автором  всевозможных научных трактатов. Сфера его научных интересов была чрезвычайно широка - от политики до технологии отдельных производств. Однако наивысшим достижением этого удивительного гения была разработка в 1834 году принципов, положенных в основу современных компьютеров, за целое столетие до того как появилась техническая возможность их реализации.

Аналитическая машина Ч. Бэббиджа содержала такие компоненты как "мельницу" и "склад" (в современной технологии - арифметическое устройство и память). По замыслу автора, память машины должна была вмещать до 100 40-разрядных чисел. Результаты вычислений либо отправлялись в память, либо распечатывались. Инструкции или команды вводились в Аналитическую машину с помощью перфокарт. Написанием программ для Аналитической машины занималась Ада Лавлейс (дочь поэта Байрона), считающейся первым программистом. До последних дней своей жизни Бэббидж работал над проектом Аналитической машины, не пытаясь ее построить. И только в 1906 году сыном Бэббиджа были выполнены демонстрационные модели отдельных узлов машины. Если бы машины была  завершена, то по оценке Ч. Бэббиджа, ей потребовалось бы на сложение двух чисел 2 с,  на умножение - около 1 мин.

Чарлз Бэббидж  и  Ада Лавлейс

Первым создателем автоматической вычислительной машины считается немецкий инженер К. Цузе, которому пришлось заново открыть идеи Ч. Бэббиджа. 

Работы над созданием вычислительной машины им были начаты в 1933 г. К. Цузе пришел к выводу, что будущие компьютеры будут основаны на шести принципах:

·  двоичная система счисления;

·  использование устройств, работающих по принципу "да/нет" (логические 1 и 0);

·  полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;

·  программное управление процессом вычислений;

·  поддержка арифметики с плавающей запятой;

·  использование памяти большой емкости.

В 1937  г. Цузе построил модель механического компьютера, в котором использовалась двоичная арифметика, перфокарточный ввод данных и команд. В 1938 г. Цузе построил компьютерную модель Z1, через три года (1941