🗊Презентация История развития вычислительной техники

История развития вычислительной техники

Типы устройств Калькуляторы Программируемые машины Аналоговые Цифровые

Абак, счеты

Первые механические калькуляторы 1623 Вильгельм Шикард «Считающие часы». Использовал Й.Кеплер. 1642. Б.Паскаль. 1673. Г.Ф.Лейбниц

Арифмометры 1820 Ч.Томас 1890. В.Д.Однер

Логарифмические линейки

Перфокарты 1801, Ж. М.Жаккар – ткацкий станок, узор определялся перфокартами. 1838, Ч. Бэббидж – Разностная машина 1890, Герман Холлерит – Бюро Переписи США

Программируемый ткацкий станок Жаккара (1801)

Первые программируемые машины 1835, Чарльз Бэббидж – аналитическая машина Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона

Настольные калькуляторы 1900 – использование электродвигателей 1930 – массовое развитие электромеханических калькуляторов 1963 – полностью электронный калькулятор

Аналоговые машины

Электромеханические компьютеры 1936-1941, Конрад Цузе – компьютер Z3 на телефонных реле. 1941, «Колос», Великобритания

Принципы фон Неймана Принцип двоичности Для представления данных и команд используется двоичная система счисления. Принцип программного управления Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности. Принцип однородности памяти Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Принцип адресуемости памяти Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Принцип последовательного программного управления Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой. Принцип условного перехода Kоманды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в программе команд условного перехода, которые меняют последовательное выполнение команд в зависимости от значений данных. (Сам принцип был сформулирован задолго до фон Неймана Адой Лавлейс и Чарльзом Бэббиджем, однако он логически включен в фоннеймановский набор как дополняющий предыдущий принцип.

Компьютер Атанасова-Бери

ENIAC — 1946

Первое поколение компьютеров 1948, Baby (Манчестер) 1949, Mark I (Манчестер) 1950, МЭСМ (Лебедев) 1951, UNIVAC 1 – серия 46 машин (5200 электровакуумных ламп, 125 кВт энергии, 1 млн. $) 1953, Стрела (6200 ламп, 60 000 диодов, 150 кВт, 2000-3000 оп/с)

Mark I

МЭСМ (1950–1951) арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой,16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак система команд: трёхадресная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4 разряда — код операции, следующие 5 — адрес первого операнда, ещё 5 — адрес второго операнда, и последние 6 — адрес для результата операции. В некоторых случаях третий адрес использовался в качестве адреса следующей команды. Операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учётом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, остановка. оперативная память: на триггерных ячейках, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды постоянная память: для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды быстродействие: 3000 операций в минуту (полное время одного цикла составляет 17,6 мс; операция деления занимает от 17,6 до 20,8 мс) количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов) занимаемая площадь: 60 м² потребляемая мощность: около 25 кВт

Второе поколение (1950-1960) 1947 – транзистор 1959, IBM 7090 (выпущено 100 тыс.) 1960, DEC – PDP 1 1961, Сетунь – на основе троичной логики 1964, Весна – Два процессора — центральный (ЦВУ) и периферийный (КВУ) Тактовая частота — 5 МГц Производительность — до 300 000 операций в секунду. Элементная база: 80 тыс. транзисторов, 200 тыс. диодов

БЭСМ-6 (1966) Элементная база — транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой на входе Тактовая частота — 10 МГц 48-битное машинное слово Быстродействие — около 1 млн операций в секунду, близкое к рекордному для того времени Конвейерный центральный процессор (ЦП) с отдельными конвейерами для устройства управления (УУ) и арифметического устройства (АУ). Конвейер позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения. 8-слойная физическая организация памяти (интерливинг) Виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной приписки. Совмещённое АУ для целой и плавающей арифметики. Кеш на 16 48-битных слов: 4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 — буфер записи Система команд включала в себя 50 24-битных команд (по две в слове)

Миникомпьютеры

Третье поколение 1960 – первые интегральные микросхемы 1963 – компьютерная мышь 1964 – первый мини компьютер PDP-11 1964 – IBM/360 1970 – микропроцессоры 1970 – DRAM-память

ЕС ЭВМ

Персональные компьютеры 1972 – Atari 1976 – Apple I 1977 – Apple II 1981 – IBM PC 1982 – ZX Spectrum 1984 – Amiga 1984 – Macintosh 1986 – ноутбук IBM

Советские ПК 1984 – Агат БК 0010 ZX Spectrum Микроша 1989 – Искра

Семейство ДВК

Программируемые микрокалькуляторы

Суперкомпьютеры Seymour Cray

Cray Jaguar XT5 содержит 18 688 вычислительных ячеек, а также вспомогательные ячейки для входа пользователей и обслуживания. Каждая вычислительная ячейка содержит 2 четырехъядерных процессора AMD Opteron 2356 с внутренней частотой 2.3 ГГц, 16 ГБ памяти DDR2-800, и роутер SeaStar 2+. Всего раздел содержит 149 504 вычислительных ядер, более 300 ТБ памяти, более 6 ПБ дискового пространства и пиковую производительность 1.38 PFLOPS.

Советские суперкомпьюетры Эльбрус 1, 1980 15 млн. оп/с Эльбрус 2, 1985 125 млн. оп/с Эльбрус 3, 1994 Не был запущен в серию «Электроника СС БИС» – векторно-конвейерная суперЭВМ Архитектурно сходна с линией Cray. 1989. 250-500 MFLOPS, проект 10 GFLOPS 2008 построено 100 серверов Эльбрус для обороны. 9.6 GFLOPS (32 бит) Эльбрус-4С — 64-Гфлоп, 65 нм к 2012 г. Эльбрус-16С — 1-Тфлоп, 32 нм к 2018 г.

4004 Представлен: 15 ноября 1971 года Частота: 740 кГц Быстродействие: 0,092 MIPS Ширина шины: 4 бита Количество транзисторов: 2300 Технология: 10 мкм PMOS Адресуемая память: 640 байт

8008 Представлен: 1 апреля 1972 года Частота: 500 кГц (8008-1: 800 кГц) Быстродействие: 0,05 MIPS Ширина шины: 8 бит Количество транзисторов: 3500 Технология: 10 мкм PMOS Адресуемая память: 16 Кбайт

8088 Представлен: 1 июня 1979 года Частоты: 5 МГц с быстродействием 1,0 MIPS 8 МГц с быстродействием 3,0 MIPS Внутренняя архитектура: 16 бит Ширина внешней шины: 8 бит — данные, 20 бит — адреса Количество транзисторов: 27 000 Технология: 3 мкм Адресуемая память: 1 Мбайт Идентичен 8086, за исключением внешней шины данных Использовался в IBM PC и клонах

8086 Представлен: 8 июня 1978 года Частоты: 5 МГц с быстродействием 2,5 MIPS 10 МГц с быстродействием 5 MIPS Ширина шины: 16 бит — данные, 20 бит — адреса Количество транзисторов: 29 000 Технология: 3 мкм Адресуемая память: 1 Мбайт 3-кратная производительность 8080 Использовался в портативных вычислениях Ассемблер совместим с 8080 Использовались сегментные регистры для доступа к более, чем 64 килобайтам данных одновременно, создававшие проблемы для программистов в течение многих лет.

80286 Представлен: 1 февраля 1982 года Частоты: 8 МГц, 10 МГц с быстродействием 4,0 MIPS 16,0 МГц с быстродействием 8,0 MIPS Ширина шины данных: 16 бит Ширина шины адреса: 24 бит Количество транзисторов: 134 000 Технология: 1,5 мкм Адресуемая память: 16 Мбайт Добавлен 16-разрядный защищённый режим. Некоторые команды выполнялись в несколько раз быстрее, например умножение/деление за 29 тактов вместо 190 Включал аппаратную защиту памяти для поддержки многозадачных операционных систем

80386DX Представлен: 17 октября 1985 года Частоты: 16 МГц с быстродействием от 5 до 6 MIPS 33 МГц с быстродействием 11,4 MIPS (1989) Ширина шины данных: 32 бита Количество транзисторов: 275 000 Технология: 1 мкм Адресуемая память (32 разряда): 4 ГБ Виртуальная память: 64 ГБ Первый чип x86 для поддержки 32-битных наборов данных Переработанная и расширенная поддержка защиты памяти, включающая страничную виртуальную память и режим виртуального 86 (особенности, которые в будущем потребуются для Windows 95, OS/2 Warp и Unix)

80486DX Представлен: 10 апреля 1989 года Частоты: 25 МГц с быстродействием 20 MIPS 50 МГц с быстродействием 41 MIPS (1991) Ширина шины: 32 бита Количество транзисторов: 1,2 миллиона Технология: 1 мкм; 50-МГц версия была на 0,8 мкм Адресуемая память: 4 Гбайта Виртуальная память: 64 Гбайта Кэш первого уровня на чипе Встроенный математический сопроцессор 50-кратная производительность 8088

80486DX2 Представлен: 3 марта 1992 года Частоты: 50 МГц с быстродействием 41 MIPS 10 августа 1992 66 МГц с быстродействием 54 MIPS Ширина шины: 32 бита Количество транзисторов и технология: 1,2 миллиона на 0,8 мкм Адресуемая память: 4 ГБ Виртуальная память: 64 ТБ Использовался в высокопроизводительных дешёвых настольных компьютерах Использовал технологию «удвоения скорости» при помощи работы ядра процессора на частоте, удвоенной по сравнению с частотой шины Использовался 168-контактный разъём

Pentium Представлен: 22 марта 1993 года Ширина шины: 64 бита Частоты: 60 МГц с быстродействием 100 MIPS 66 МГц с быстродействием 112 MIPS Ширина шины адреса: 32 бита Адресуемая память: 4 гигабайта Виртуальная память: 64 терабайта Суперскалярная архитектура позволила повысить в 5 раз производительность по сравнению с 33 МГц 486DX Кэш L1: 16 КБ Ядро «P5» — 0,8 мкм техпроцесс Количество транзисторов: 3,1 миллиона

Pentium MMX Представлен: 8 января 1997 года Технология процесса: P55C 0,35 мкм Инструкции Intel MMX Упаковка: Socket 7 296/321 ножек PGA Кэш L1: 32 КБ Количество транзисторов: 4,5 миллиона Частота системной шины: 66 МГц Варианты: 166 МГц, представлена 8 января 1997 года 233 МГц, представлена 2 июня 1997 года

Pentium II Представлен: 7 мая 1997 года Pentium Pro с MMX и улучшенной производительностью для 16-битных приложений Упаковка процессора: 242-контактный Slot 1 SEC Количество транзисторов: 7,5 миллиона Частота системной шины: 66 МГц Кэш L1: 32 КБ Внешний кэш L2: 256 или 512 КБ на 1/2 скорости Варианты: 233 МГц, 266 МГц, 300 МГц

Pentium III Представлен: 26 февраля 1999 года Улучшенный Pentium II, а именно — ядро, основанное на P6, включающее в себя SSE Количество транзисторов: 9,5 миллиона Кэш L1: 32 КБ Кэш данных: 16 Кб, Кэш инструкций: 16 Кб Кэш L2: 512 КБ (внешний, на 1/2 скорости) Упаковка процессора: 242-контактный Slot-1 SECC2 Частота системной шины: 100 МГц Варианты: 500 МГц, представлен 26 февраля 1999 года 550 МГц, представлен 17 мая 1999 года 600 МГц (частота шины 133 МГц), представлен 27 сентября 1999

Pentium 4 Представлен 20 ноября 2000 года Технологический процесс: 0,18 мкм Частоты 1,40 и 1,50 ГГц L2-кэш — интегрированный 256 КБ (Advanced Transfer) Упаковка процессора: PGA423, PGA478 Частота системной шины: 400 МГц SSE2 SIMD Extensions Количество транзисторов: 42 миллиона Технологический процесс: 0,13 мкм «Northwood C» (2,4-3,4 ГГц) Частота системной шины: 800 МГц (все версии включают в себя Hyper Threading) Быстродействие: от 6500 до 10000 MIPS

Pentium D Двухъядерный (Dual-core) микропроцессор Отсутствует технология Hyper-Threading Частота системной шины: 800 (4x200) МГц Smithfield — 90-нм технологический процесс (2,8—3,4 ГГц) Представлен: 26 мая 2005 года Количество транзисторов: 230 миллионов Кэш L2: 1 МБ x 2 (non-shared, 2 МБ всего)

Pentium Core 2 Duo Микропроцессор для настольных систем Представлен: 27 июля 2006 года Поддержка инструкций SIMD: SSE3 Количество транзисторов: 291 миллион у моделей с 4 МБ кэш-памяти Реализованы технологии: Intel Virtualization Technology — аппаратная виртуализация LaGrande Technology — аппаратная технология защиты информации Execute Disable Bit EIST (Enhanced Intel Speed Step Technology) iAMT2 (Intel Active Management Technology) — удалённое управление компьютерами Варианты: Core 2 Duo E6850 — 3,00 ГГц (4 Мб L2, 1333 МГц FSB) Core 2 Duo E6300 — 1,86 ГГц (2 Мб L2, 1066 МГц FSB)

Pentium Core i7 Дата выпуска: июль 2010 года 32-нм технологический процесс 6 процессорных ядер 6×256 Кбайт L2-кэш,12 Мбайт L3 Поддержка инструкций SIMD: SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2 Реализованы технологии: Hyper-Threading Turbo Boost QPI Intel Virtualization Technology Execute Disable Bit EIST (Enhanced Intel Speed Step Technology) Сокет: LGA1366 Варианты: Core i7 970 — 3,20 ГГц (Turbo Boost — 3,46 ГГц), TDP 130 Вт

Закон Мура

Переферия

RT-11 (1970)

VM (IBM 360/370, ЕС ЭВМ) (1974)

UNIX (1969)

CP/M

Sun OS (1982)

Open VMS (VAX, 64bit) (1975-2011)

MS-DOS (1980-2000)

Amiga OS (1985)

Free BSD (c 1993)

OS/2 1.2 (1987)

OS/2 2.0 (1992)

OS/2 3.0 (1994)

OS/2 4.0 Warp (1995)

Windows 1.0 (1985)

Windows 2.0 (1987)

Windows 3.1 (1991)

Windows NT 3.51 (1993)

Windows’95 и Windows NT 4.0 (1995)

Windows’98

Windows Me

Windows 2000

Windows XP 2002

Windows Vista (2007)

Windows 7 (2009)

Windows 8 (2012)

Windows 10 (2015)

Linux Mint

Linux Red Hat

Linux Debian

Linux Ubuntu

Linux SlackWare

Mac OS (1984)

Mac OS 9 (2000)

OS X 10.1 Puma (2001)

OS X 10.3 Pantera (2002)

OS X 10.5 Leopard (2009)

OS X 10.10 (2015)