история развития компьютерной техники таблица по информатике
Вычислительная техника — история развития, этапы и таблица поколений
Когда люди открыли понятие «количество», они сразу начали искать способы упрощения и оптимизации процесса вычислений. Сначала это были простейшие приспособления, например, счетные палочки. Постепенно эти устройства усложнялись. Так появились финикийские глиняные фигурки. Сегодня для вычислений используются мощные компьютеры. Таблица истории развития вычислительной техники наглядно продемонстрирует тернистый путь эволюции счетных приспособлений.
Основные этапы
Процесс эволюции счетных устройств начался в древние времена и продолжается сегодня. За это время люди создали различные приспособления для счета. Краткая история их развития может быть описана с помощью основных этапов:
Классификация истории развития вычислительной техники на хронологические этапы является условной. При использовании одного счетного устройства активно появлялись предпосылки для разработки следующего поколения девайсов.
Простейшие устройства
Сначала люди использовали для счета 10 пальцев на своих руках, а результаты вычислений фиксировались на камне, дереве и т. д. Когда появилась письменность, человек разработал различные способы записи цифр и системы счисления:
На рубеже IV столетии до н. э. появился абак. Это приспособление представляло собой глиняную дощечку, на которую заостренным предметом наносились полоски. Вычисления осуществлялись посредством размещения на этих полосах различных предметов небольшого размера.
Первые счеты были изобретены в Китае — суанпан. Это приспособление представляло собой деревянную раму, на которой были натянуты нити в количестве 10 или больше. Еще одна веревочка располагалась перпендикулярно остальным и делила приспособление на 2 неравные части. В отделении большего размера (земля) на каждую ниточку нанизывалось по 5 косточек. Меньшее отделение называлось «небо», а каждая веревочка, расположенная в нем, содержала по 2 косточки.
В XVII веке математик Непер из Шотландии открыл логарифмы, основываясь на работе шотландского ученого, Гантер (Англия) смог создать логарифмическую линейку. Это устройство используется и сегодня, хотя его первоначальная конструкция претерпела серьезные изменения.
Изобретение Гантера позволяла выполнять следующие операции:
Это устройство стало последним приспособлением домеханической эры развития вычислительной техники.
Механические машины
В 1673 году известный ученый Лейбниц изобрел устройство, которое, помимо простейших операций с числами, позволяло извлекать квадратный корень. Чтобы этот ступенчатый вычислитель мог функционировать, ученому пришлось разработать двоичную систему счисления.
Через 2 столетия французский математик Ксавье Тома де Кальмар, основываясь на работах Лейбница, изготовил арифмометр. Эта машина уже могла делить и перемножать числа. Английский ученый Бэббидж через 2 года начал создавать устройство, способное выполнять вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Однако этот проект так и не был завершен.
Впрочем, имя Бэббиджа навсегда вошло в историю развития счетных устройств. Именно этот человек разработал машину, управлять которой можно было программно. В качестве носителя информации использовались перфокарты. С этим же устройством связано и имя первого программиста на планете — Ада Лавлейс. Именно этой женщине удалось создать первые программы для машины Бэббиджа.
Компьютерная техника
Первый аналог компьютера был создан еще в 1887 году американцем Голлеритом. Он разработал табулятор, который представлял собой электромеханическую вычислительную машину. В конструкции устройства присутствовали реле, счетчики и специальный сортировочный ящик. Машина могла сортировать статистические данные, записанные на перфокартах. Компания, созданная Голлеритом, затем превратилась в известную корпорацию IBM.
Также стоит отметить основные изобретения и теории, давшие в будущем толчок к развитию компьютерной техники:
Начало эры
Во многом активное развитие ЭВМ связано со Второй мировой войной. Правительства некоторых стран-участниц этого конфликта стремились получить стратегическое преимущество перед противником и начали финансировать работы по разработке вычислительных машин. Пионером компьютеростроения стал инженер из Германии Цузе. Им была сконструирована машина Z3, которая могла оперировать числами с плавающей запятой, работая при этом в двоичной системе. В качестве носителя информации в ней использовалась перфолента.
Однако первым функционирующим компьютером следует считать новую машину немецкого инженера — Z4. Он же разработал и первый язык программирования под названием Планкалкюль. В 1942 году 2 американских исследователя (Джон Атанасов и Клиффорд Берри) создали машину, работающую на вакуумных трубках. Она использовала двоичный код и выполняла ряд логических операций.
При поддержке правительства Англии в 1943 году была построена первая ЭВМ — Колосс. Работы над этим устройством велись в условиях максимальной секретности.
В состав машины входило около 2000 электронных ламп. Колосс использовался для взлома немецких кодов, создаваемых с помощью шифровального устройства Энигма. После завершения войны ЭВМ была уничтожена в соответствии с личным приказом Черчилля.
Работа над архитектурой
Прообраз архитектуры современного ПК был создан в 1945 году американским ученым фон Нейманом. Он первым предложил записывать программу в форме кода непосредственно в память вычислительного устройства. В те времена в США активно работали над созданием первого компьютера, способного решать различные задачи — ENIAC. Эта машина весила порядка 30 тонн, а для ее размещения требовалось около 170 м² площади.
В состав конструкции машины входило 18000 ламп. В течение 1 секунды она выполняла 5000 операций сложения либо 300 умножения. На европейском континенте первый универсальный компьютер был создан в СССР. Команда под руководством Сергея Лебедева в 1950 году сконструировала МЭСМ (малая электронная счетная машина). Для ее работы требовалось порядка 6000 ламп, а быстродействие компьютера составляло 50 операций в секунду. Эта же группа ученых через 2 года создала большую электронную счетную машину. Ее быстродействие составляло 10000 операций в секунду.
Создание полупроводниковых приборов
Главным недостатком электронных ламп был невысокий срок службы. Так как эти устройства быстро выходили из строя, обслуживание вычислительной машины существенно усложнялось. Проблема была решена в 1947 году, когда был изобретен транзистор. Полупроводниковые устройства выполняли аналогичные функции, что и лампы, но при этом имели ряд преимуществ:
Именно появление полупроводниковых приборов позволило компьютерам приобрести вид, напоминающий современные ПК. Благодаря работе американских инженеров Кибли и Нойса мир узнал о микросхемах. Основу этих устройств составлял германиевый либо кремниевый кристалл, на котором монтировались миниатюрные полупроводниковые приборы. Их количество достигало десятки и даже сотни тысяч.
Появление микросхем дало новый толчок к развитию ЭВМ. В 1964 году корпорация IBM представила первую машину семейства SYSTEM 360. В СССР первый компьютер на микросхемах был разработан в 1972 году, а назывался он ЕС. В его основе лежали разработки американской компании IBM. Одновременно с развитием компьютеров начинает активно совершенствоваться и программное обеспечение (софт). В 1964 году был разработан язык Бейсик, предназначенный для начинающих программистов. В 1969 году появился Паскаль, с помощью которого можно было решать различные прикладные задачи.
Персональные компьютеры
В начале 70-х годов стартовал выпуск четвертого поколения компьютеров. Это время для индустрии характеризуется началом использования в производстве вычислительной техники БИС (большая интегральная схема). Благодаря этому производительность ЭВМ достигла отметки в тысячи миллионов операций в секунду. Кроме этого, существенно снизилась и себестоимость производства ПК, что сделало их более доступными для обычного потребителя.
Одним из первых массовых компьютеров стала машина, созданная компанией Apple. Произошло это в 1976 году. В разработке ПК принимали участие Стив Возняк и Стив Джобс. Его стоимость составляла лишь 500 долларов. В 1977 году вышла вторая модель этого компьютера — Apple II. Роль этих личностей в развитии компьютерной техники сложно переоценить.
Быстрое распространение недорогих компьютеров привело к значительному падению прибыли компании IBM. Это факт вызвал беспокойство у ее руководства, и в 1979 году на рынке появился первый ПК от американского концерна. В нем был установлен процессор от Интел 8088, ОЗУ в объеме 64 Кбайт и дисковод для дискет. Специально для него компания Микрософт разработала новую операционную систему, в которой все было понятно даже новичку.
В дальнейшем наблюдалось стремительное развитие компьютерной техники. Новые процессоры начинают создаваться ежегодно и каждое новое поколение превосходит в производительности прошлое. Вся история развития ПК может быть представлена в таблице:
| Поколение | Элементная база | Быстродействие, операций в секунду | ПО | Применение | Примеры |
| I (1946−1959) | Электронные лампы | Не более 20000 | Машинные языки | Расчетные задачи | ЭНИАК и МЭСМ |
| II (1960−1969) | Полупроводниковые приборы | От 100 до 500 тысяч | Алгоритмические языки | Экономические, инженерные и научные задачи | БЭСМ-4, IBM 701 |
| III (1970−1979) | ИМС (интегральные микросхемы) | Около 1 миллиона | Операционные системы | САПР, научные и технические задачи, АСУ | ЕС 1060, IBM 360 |
| IV (с 1980 и до настоящего времени) | Микропроцессоры и БИС | Минимум десятки миллионов | Базы данных (БД) | АРМ, работа с графикой и текстами | Серверы и ПЭВМ |
| V (с 1990 до настоящего времени) | СБИС | Более миллиарда | Мощные вычислительные системы, искусственный интеллект | Все области | Ноутбуки, рабочие станции |
Сейчас компьютер можно найти практически в каждом доме, а жизнь современного человека сложно представить без ПК.
Урок по информатике на тему: «История появления и развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ»
Задачи урока:
Ход урока
1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.
2. ПОВТОРЕНИЕ: появление и развитие вычислительной техники.
— Начнем урок с повторения основных устройств, приспособлений для счета, дат и имен в развитии вычислительной техники.
I задание. Назовите представленные приспособления для счета ручного этапа развития ВТ.
А. Саламинская доска. Б. Серобян. В. Суан-пан. Г. Палочки Непера. Д. Русские счеты.
II. Задание. Перед вами таблица. Соотнесите даты и устройства, а также назовите, кто являлся изобретателем данного устройства.
| 1. | 1624 г. | А. | “Ступенчатый вычислитель”. |
| 2. | 1642 г. | Б. | Перфокарта. |
| 3. | 1673 г. | В. | Разностная машина. |
| 4. | 1804 г. | Г. | “Часы для счета”. |
| 5. | 1820 г. | Д. | “Паскалина”. |
| 6. | 1822 г. | Е. | Арифмометр. |
| 7. | 1880 г. | Ж. | Механический калькулятор |
Ответ: создание Марк I Эйкеном, размеры: длина 17 м, высота 2,5 м, имела 750 тыс. деталей, обрабатывала 23 разрядных числа. За день выполняла расчеты, которые вручную выполнялись за 6 месяцев.
IV. Задание. Вам представлены названия машин, назовите, что это за машина и дату создания.
ENIAC – первая ЭВМ, создана Мочли и Эккертом в 1946 г.
БЭСМ – создана в 1952 г.
3. НОВЫЙ МАТЕРИАЛ: ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.
— 60 лет (2006-1946 = 60) прошло с тех пор, как появилась первая ЭВМ. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений ЭВМ, а первые ЭВМ – являются музейной редкостью.
Чтобы показать стремительный рост в развитии вычислительной техники, английская писательница и журналистка Ж. Мегарри приводит любопытный пример:
Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели вычислительных машин, разработанные различными конструкторскими коллективами, но построенные на одних и тех же научных и технических принципах.
Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению?
Деление ЭВМ на поколения условное. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим – к другому поколению.
I поколение ЭВМ – ЭВМ, сконструированные в 1946 – 1955 гг.
Подведем итог по I поколению ЭВМ:
— возьмите форму таблицы “Поколения ЭВМ” (Приложение 2)
— заполним 1 строку этой таблицы.
К этому времени был сконструирован транзистор.
1948 г. – Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в 1956 г.
1955 г. – создание первой ЭВМ на транзисторах – “Традис”.
1 транзистор заменял 40 электронных ламп, был намного дешевле и надежнее.
1958 г. – создана машина М-20, выполнявшая 20 тыс. операций в секунду – самая мощная ЭВМ
50-х годов в Европе.
1963 г. – сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.
Подведем итог по II поколению ЭВМ – заполним 2 строку таблицы “Поколения ЭВМ”.
III поколение ЭВМ – ЭВМ, сконструированные в 1965 – 1975 гг.
1958 г. – Джек Килби и Роберт Нойс, независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).
1961 г. – в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.
1965 г. – начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью.
29 октября 1969 года – проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet, связывающей исследовательские лаборатории на территории США
1971 г. – создание первого микропроцессора фирмой Intel. На 1 кристалле сформировали 2250 транзисторов.
Подведем итог по III поколению ЭВМ – заполним 3 строку таблицы “Поколения ЭВМ”.
1975 г. – IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.
1976 г. – фирма IBM создает первый струйный принтер.
1976 г. – создание первой ПЭВМ
1982 г.- фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088, в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учетом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.
1988 г. – был создан первый вирус-“червь”, поражающий электронную почту.
Подведем итог по IV поколению ЭВМ – заполним 4 строку таблицы “Поколения ЭВМ”
V поколение ЭВМ – разработки с 90-х годов ХХ века.
Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).
В компьютерах пятого поколения произойдет качественный переход от обработки данных к обработке знаний, создание экспертных систем.
Подведем итог по V поколению ЭВМ – заполним 5 строку таблицы “Поколения ЭВМ”
4. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА.
Повторение характерных черт поколений ЭВМ по таблице (Приложение 4)
5. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.
6. ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ ТЕСТА (Приложение 1).
Учащимся в начале урока выдаются бланки для ответов, которые они заполняют при выполнении заданий теста. За каждый правильный ответ – 1 балл.
7. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА.
Основные этапы
Процесс эволюции счетных устройств начался в древние времена и продолжается сегодня. За это время люди создали различные приспособления для счета. Краткая история их развития может быть описана с помощью основных этапов:
Классификация истории развития вычислительной техники на хронологические этапы является условной. При использовании одного счетного устройства активно появлялись предпосылки для разработки следующего поколения девайсов.
Простейшие устройства
Сначала люди использовали для счета 10 пальцев на своих руках, а результаты вычислений фиксировались на камне, дереве и т. д. Когда появилась письменность, человек разработал различные способы записи цифр и системы счисления:
На рубеже IV столетии до н. э. появился абак. Это приспособление представляло собой глиняную дощечку, на которую заостренным предметом наносились полоски. Вычисления осуществлялись посредством размещения на этих полосах различных предметов небольшого размера.
Первые счеты были изобретены в Китае — суанпан. Это приспособление представляло собой деревянную раму, на которой были натянуты нити в количестве 10 или больше. Еще одна веревочка располагалась перпендикулярно остальным и делила приспособление на 2 неравные части. В отделении большего размера (земля) на каждую ниточку нанизывалось по 5 косточек. Меньшее отделение называлось «небо», а каждая веревочка, расположенная в нем, содержала по 2 косточки.
В XVII веке математик Непер из Шотландии открыл логарифмы, основываясь на работе шотландского ученого, Гантер (Англия) смог создать логарифмическую линейку. Это устройство используется и сегодня, хотя его первоначальная конструкция претерпела серьезные изменения.
Изобретение Гантера позволяла выполнять следующие операции:
Это устройство стало последним приспособлением домеханической эры развития вычислительной техники.
Механические машины
В 1673 году известный ученый Лейбниц изобрел устройство, которое, помимо простейших операций с числами, позволяло извлекать квадратный корень. Чтобы этот ступенчатый вычислитель мог функционировать, ученому пришлось разработать двоичную систему счисления.
Через 2 столетия французский математик Ксавье Тома де Кальмар, основываясь на работах Лейбница, изготовил арифмометр. Эта машина уже могла делить и перемножать числа. Английский ученый Бэббидж через 2 года начал создавать устройство, способное выполнять вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Однако этот проект так и не был завершен.
Впрочем, имя Бэббиджа навсегда вошло в историю развития счетных устройств. Именно этот человек разработал машину, управлять которой можно было программно. В качестве носителя информации использовались перфокарты. С этим же устройством связано и имя первого программиста на планете — Ада Лавлейс. Именно этой женщине удалось создать первые программы для машины Бэббиджа.
Компьютерная техника
Первый аналог компьютера был создан еще в 1887 году американцем Голлеритом. Он разработал табулятор, который представлял собой электромеханическую вычислительную машину. В конструкции устройства присутствовали реле, счетчики и специальный сортировочный ящик. Машина могла сортировать статистические данные, записанные на перфокартах. Компания, созданная Голлеритом, затем превратилась в известную корпорацию IBM.
Также стоит отметить основные изобретения и теории, давшие в будущем толчок к развитию компьютерной техники:
Начало эры
Во многом активное развитие ЭВМ связано со Второй мировой войной. Правительства некоторых стран-участниц этого конфликта стремились получить стратегическое преимущество перед противником и начали финансировать работы по разработке вычислительных машин. Пионером компьютеростроения стал инженер из Германии Цузе. Им была сконструирована машина Z3, которая могла оперировать числами с плавающей запятой, работая при этом в двоичной системе. В качестве носителя информации в ней использовалась перфолента.
Однако первым функционирующим компьютером следует считать новую машину немецкого инженера — Z4. Он же разработал и первый язык программирования под названием Планкалкюль. В 1942 году 2 американских исследователя (Джон Атанасов и Клиффорд Берри) создали машину, работающую на вакуумных трубках. Она использовала двоичный код и выполняла ряд логических операций.
При поддержке правительства Англии в 1943 году была построена первая ЭВМ — Колосс. Работы над этим устройством велись в условиях максимальной секретности.
В состав машины входило около 2000 электронных ламп. Колосс использовался для взлома немецких кодов, создаваемых с помощью шифровального устройства Энигма. После завершения войны ЭВМ была уничтожена в соответствии с личным приказом Черчилля.
Работа над архитектурой
Прообраз архитектуры современного ПК был создан в 1945 году американским ученым фон Нейманом. Он первым предложил записывать программу в форме кода непосредственно в память вычислительного устройства. В те времена в США активно работали над созданием первого компьютера, способного решать различные задачи — ENIAC. Эта машина весила порядка 30 тонн, а для ее размещения требовалось около 170 м² площади.
В состав конструкции машины входило 18000 ламп. В течение 1 секунды она выполняла 5000 операций сложения либо 300 умножения. На европейском континенте первый универсальный компьютер был создан в СССР. Команда под руководством Сергея Лебедева в 1950 году сконструировала МЭСМ (малая электронная счетная машина). Для ее работы требовалось порядка 6000 ламп, а быстродействие компьютера составляло 50 операций в секунду. Эта же группа ученых через 2 года создала большую электронную счетную машину. Ее быстродействие составляло 10000 операций в секунду.
Создание полупроводниковых приборов
Главным недостатком электронных ламп был невысокий срок службы. Так как эти устройства быстро выходили из строя, обслуживание вычислительной машины существенно усложнялось. Проблема была решена в 1947 году, когда был изобретен транзистор. Полупроводниковые устройства выполняли аналогичные функции, что и лампы, но при этом имели ряд преимуществ:
Именно появление полупроводниковых приборов позволило компьютерам приобрести вид, напоминающий современные ПК. Благодаря работе американских инженеров Кибли и Нойса мир узнал о микросхемах. Основу этих устройств составлял германиевый либо кремниевый кристалл, на котором монтировались миниатюрные полупроводниковые приборы. Их количество достигало десятки и даже сотни тысяч.
Появление микросхем дало новый толчок к развитию ЭВМ. В 1964 году корпорация IBM представила первую машину семейства SYSTEM 360. В СССР первый компьютер на микросхемах был разработан в 1972 году, а назывался он ЕС. В его основе лежали разработки американской компании IBM. Одновременно с развитием компьютеров начинает активно совершенствоваться и программное обеспечение (софт). В 1964 году был разработан язык Бейсик, предназначенный для начинающих программистов. В 1969 году появился Паскаль, с помощью которого можно было решать различные прикладные задачи.
Персональные компьютеры
В начале 70-х годов стартовал выпуск четвертого поколения компьютеров. Это время для индустрии характеризуется началом использования в производстве вычислительной техники БИС (большая интегральная схема). Благодаря этому производительность ЭВМ достигла отметки в тысячи миллионов операций в секунду. Кроме этого, существенно снизилась и себестоимость производства ПК, что сделало их более доступными для обычного потребителя.
Одним из первых массовых компьютеров стала машина, созданная компанией Apple. Произошло это в 1976 году. В разработке ПК принимали участие Стив Возняк и Стив Джобс. Его стоимость составляла лишь 500 долларов. В 1977 году вышла вторая модель этого компьютера — Apple II. Роль этих личностей в развитии компьютерной техники сложно переоценить.
Быстрое распространение недорогих компьютеров привело к значительному падению прибыли компании IBM. Это факт вызвал беспокойство у ее руководства, и в 1979 году на рынке появился первый ПК от американского концерна. В нем был установлен процессор от Интел 8088, ОЗУ в объеме 64 Кбайт и дисковод для дискет. Специально для него компания Микрософт разработала новую операционную систему, в которой все было понятно даже новичку.
В дальнейшем наблюдалось стремительное развитие компьютерной техники. Новые процессоры начинают создаваться ежегодно и каждое новое поколение превосходит в производительности прошлое. Вся история развития ПК может быть представлена в таблице:
| Поколение | Элементная база | Быстродействие, операций в секунду | ПО | Применение | Примеры |
| I (1946−1959) | Электронные лампы | Не более 20000 | Машинные языки | Расчетные задачи | ЭНИАК и МЭСМ |
| II (1960−1969) | Полупроводниковые приборы | От 100 до 500 тысяч | Алгоритмические языки | Экономические, инженерные и научные задачи | БЭСМ-4, IBM 701 |
| III (1970−1979) | ИМС (интегральные микросхемы) | Около 1 миллиона | Операционные системы | САПР, научные и технические задачи, АСУ | ЕС 1060, IBM 360 |
| IV (с 1980 и до настоящего времени) | Микропроцессоры и БИС | Минимум десятки миллионов | Базы данных (БД) | АРМ, работа с графикой и текстами | Серверы и ПЭВМ |
| V (с 1990 до настоящего времени) | СБИС | Более миллиарда | Мощные вычислительные системы, искусственный интеллект | Все области | Ноутбуки, рабочие станции |
Сейчас компьютер можно найти практически в каждом доме, а жизнь современного человека сложно представить без ПК.