історія обчислювальної техніки

1. IСТОРIЯ
OБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ
ТЕХНIКИ
1. Стародавні засоби лічби
2. Перші обчислювальні машини
3. Перші комп’ютери
4. Принципи фон Неймана
5. Покоління комп’ютерів (I-IV)
6. Персональні комп’ютери
7. Сучасна цифрова техніка

2. Кісти із зарубками
(«вестоницька кість», Чехія, 30
тис. років до н.е.)
Вузолкове письмо (Південна
Америка, VII століття н.е.)
 вузли з вплетенними камінцями
 нитки різного кольору (червона
– число воїнів, жовта – золото)
 десяткова система
Стародавні засоби лічби

3. о. Саламін в Егейському морі (300 років до н.е.)
• бороздки – одиниці, десятки, сотні, …
• кількість каменів – цифри
• десяткова система
Саламінська дошка

4. Абак (Стародавній Рим) – V-VI ст.
Суан-пан (Китай) – VI ст.
Соробан (Японія)
XV-XVI ст.
Рахівниця (Росія) – XVII ст.
Абак і його «родичі»

5. Леонардо да Вінчі (XV ст.) –
сумуючий пристрій з зубчатими
колесами:
додавання 13-розрядних чисел
Вільгельм Шиккард (XVI ст.) –
сумуючий «лічильний годинник»:
додавання і множення
6-розрядних чисел
(машина побудована,
але згоріла)
Перші проекти лічильних машин

6. Блез Паскаль (1623 - 1662)
• машина побудована!
• зубчаті колеса
• додавання і віднімання
8-разрядних чисел
• десяткова система
’«Паскаліна» (1642)

7. Вільгельм Готфрід Лейбніц
(1646 - 1716)
• додавання, віднімання, множення,
діленння!
• 12-розрядні числа
• десяткова система
Арифмометр «Фелікс»
(СРСР, 1929-1978) –
розвиток ідеї машини
Лейбніца
Машина Лейбніца (1672)

8. Різнецева машина (1822)
Аналітична машина (1834)
• «млин» (автоматичне виконання
обчислень)
• «склад» (збереження даних)
• «контора» (управління)
• уведення даних і програми з
перфокарт
• уведення програми «на ходу»
Ада Лавлейс
(1815-1852)
перша програма – обчислення
чисел Бернулі (цикли, умовні переходи)
1979 –мова програмування Ада
Машини Чарльза Беббіджа

9. • Основи математичної логiки:
Джордж Буль (1815 - 1864).
• Електронно-променева трубка
(Дж. Томсон, 1897)
• Вакумні лампи – діод, тріод (1906)
• Тригер – пристрій для зберігання біта
(М.А. Бонч-Бруєвич, 1918).
• Використання математичної логіки в
комп’ютерах (К. Шеннон, 1936)
Прогрес в науці

10. 1937-1941. Конрад Цузе: Z1, Z2, Z3, Z4.
• електромеханічне реле
(пристрій з двома станами)
• двійкова система
• використання булевої алгебри
• уведення даних з кіноплівки
1939-1942. Перший макет електронного
лампового комп’ютера, Дж. Атанасофф
• двійкова система
• pозв’язок систем 29 лінійних рівнянь
Перші комп’ютери

11. Розробник – Говард Айкен (1900-1973)
Перший комп’ютер в США:
– довжина 17 м, вага 5 тон
– 75 000 електронних ламп
– 3000 механічних реле
– додавання – 3 секунди, ділення – 12 секунд
Марк-I (1944)

12. Збереження даних на
паперовій смужці
А це – програма…А це – програма…
Марк-I (1944)

13. • Принцип двійкого кодування: вся
інформація кодується в двійковому
вигляді.
• Принцип програмного керування:
програма складається з набору команд,
які виконуються процесором
автоматично одна за одною в
певній послідовності.
• Принцип однородіності пам’яті:
програми і дані зберігаються в одній і тій же
пам’яті.
• Принцип адресності: пам’ять складається з
пронумерованих комірок; процесору в
будь-який момент часу доступна будь-яка
комірка.
(«Попередня доповідь про машину EDVAC», 1945)
Принципи фон Неймана

14. I. 1945 – 1955
eлектронно-вакумнi лампи
II. 1955 – 1965
транзистори
III. 1965 – 1980
інтегральні мікросхеми
IV. з 1980 по …
великі і надвеликі інтегральні схеми
(ВІС і НВІС)
Поколiння комп’ютерiв

15. • на електронних лампах
• швидкодія 10-20 тис. операцій в секунду
• кожна машина має свою мову
• немає операційних систем
• введення і виведення: перфострічки,
перфокарти, магнітна плівка
I покоління (1945-1955)

16. Electronic Numerical Integrator And Computer
Дж. Моучли і П. Еккерт
Перший комп’ютер загального призначення
на електронних лампах:
• довжина 26 м, маса 35 тон
• додавання – 1/5000 с, ділення – 1/300 с
• десяткова система числення
• 10-розрядні числа
ЕНІАК (1946)

17. 1951. МЕСМ – мала
електронно-лічильна
(счетна) машина
• 6 000 електронних ламп
• 3 000 операцій в секунду
• двійкова система
1952. БЕСМ – велика
електронно-лічильна
(счетна) машина
• 5 000 електронних ламп
• 10 000 операцій в секунду
Комп’ютери С.А. Лебедєва

18. • на напівпровідникових транзисторах
(1948, Дж. Бардін, У. Брэттейн і У. Шоклі)
• 10-200 тис. операцій в секунду
• перші операційні системи
• перші мови програмування: Фортран
(1957), Алгол (1959)
• засоби зберігання інформації:
магнітні барабани, магнітні диски
II покоління (1955-1965)

19. 1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702
1965-1966. БЕСМ-6
• 60 000 транзисторів
• 200 000 діодів
• 1 млн. операцій
в секунду
• пам’ять – магнітна
плівка, магнітний
барабан
• працювали до 90-х р.
II покоління (1955-1965)

20. • на інтегральних мікросхемах
(1958, Дж. Кілбі)
• швидкодія до 1 млн. операцій в секунду
• оперативна пам’ять – сотні Кбайт
• операційні системи – управлення пам’ятью,
пристроями, часом процесора
• мова програмування Бэйсік (1965),
Паскаль (1970, Н. Вірт), Сі (1972, Д. Рітчі)
• сумістність програм
III поколiння (1965-1980)

21. великі універсальні комп’ютери
1964. IBM/360 фирми IBM.
• кеш-пам’ять
• конвейєрна обробка
команд
• операційна система
OS/360
• 1 байт = 8 біт (а не 4 або 6!)
• розділення часу
1970. IBM/370
1990. IBM/390
дисковід принтер
Мейнфрейми IBM

22. 1971. ЕС-1020
• 20 тис. оп/c
• пам’ять 256 Кб
1977. ЕС-1060
• 1 млн. оп/c
• пам’ять 8 Мб
1984. ЕС-1066
• 5,5 млн. оп/с
• пам’ять 16 Мб
магнитные ленты принтер
Комп’ютери ЕС ЕОМ (СРСР)

23. Серія PDP фірми DEC
• менша ціна
• простіше програмувати
• графічний екран
СМ ЕОМ – система малих
машин (СРСР)
• до 3 млн. оп/c
• пам’ять до 5 Мб
Мінікомп’ютери

24. • комп’ютери на великих і надвеликих
інтегральних схемах (БІС, СБІС)
• суперкомп’ютери
• персональні комп’ютери
• поява користувачів-непрофесіоналів, необхідність
«дружнього» інтерфейсу
• більше 1 млрд. операцій в секунду
• оперативна пам’ять – до декількох гігабайт
• багатопроцесорні системи
• комп’ютерні мережі
• мультимедіа (графіка, анімація, звук)
IV покоління (з 1980 по …)

25. 1972. ILLIAC-IV (США)
• 20 млн. оп/c
• багатопроцесорна
система
1976. Cray-1 (США)
• 166 млн. оп/c
• пам’ять 8 Мб
• векторні обчислення
1980. Ельбрус-1 (СССР)
• 15 млн. оп/c
• пам’ять 64 Мб
1985. Ельбрус-2
• 8 процесорів
• 125 млн. оп/c
• пам’ять 144 Мб
• водяне охолодження
Суперкомп’ютери

26. 1985. Cray-2
2 млрд. оп/c
1989. Cray-3
5 млрд. оп/c
1995. GRAPE-4 (Японія)
1692 процесора
1,08 трлн. оп/c
2002. Earth Simulator (NEC)
5120 процесорів
36 трлн. оп/c
2007. BlueGene/L (IBM)
212 992 процесора
596 трлн. оп/c
Суперкомп’ютери

27. 1971. Intel 4004
• 4-бітні дані
• 2250 транзисторів
• 60 тис. операцій в секунду.
1974. Intel 8080
• 8-бітні дані
• ділення чисел
Мікропроцесори

28. 1985. Intel 80386
• 275 000 транзисторів
• віртуальна память
1989. Intel 80486
• 1,2 млн. транзисторів
1993-1996. Pentium
• частоти 50-200 МГц
1997-2000. Pentium-II, Celeron
• 7,5 млн. транзисторів
• частоти до 500 МГц
1999-2001. Pentium-III, Celeron
• 28 млн. транзисторів
• частоти до 1 ГГц
2000-… Pentium 4
• 42 млн. транзисторів
• частоти до 3,4 ГГц
2006-… Intel Core 2
• до 291 млн. транзисторів
• частоти до 3,4 ГГц
Процесори Intel

29. 1995-1997. K5, K6 (аналог Pentium)
1999-2000. Athlon K7 (Pentium-III)
• частота до 1 ГГц
• MMX, 3DNow!
2000. Duron (Celeron)
• частота до 1,8 ГГц
2001. Athlon XP (Pentium 4)
2003. Opteron (серверы)
Athlon 64 X2
• частота до 3 ГГц
2004. Sempron (Celeron D)
• частота до 2 ГГц
2006. Turion (Intel Core)
• частота до 2 ГГц
Advanced Micro Devices
Процесори AMD

30. 1974. Альтаїр-8800 (Е. Робертс)
• комплект для збирання
• процесор Intel 8080
• частота 2 МГц
• пам’ять 256 байт
1975. Б. Гейтс і П. Аллен
транслятор мови
Альтаїр-Бейсік
Перший мікрокомп’ютер

31. 1976. Apple-I С. Возняк і С. Джобс
1977. Apple-II - стандарт в школах США з 1980-х
• тактова частота 1 МГц
• пам’ять 48 Кб
• кольорова графіка
• звук
• мова Бейсік
• перші електронні таблиці VisiCalc
Комп’ютери Apple

32. 1983. «Apple-IIe»
• пам’ять 128 Кб
• 2 дисковода 5,25 дюйма з
гнучкими дисками
1983. «Lisa»
• перший комп’ютер, який
курувався мишкою
1984. «Apple-IIc»
• портативний комп’ютер
• рідиннокристалічний
дисплей
Комп’ютери Apple

33. 1984. Macintosh
• системний блок і монітор в одному
корпусі
• немає жорсткого диску
• дискети 3,5 дюйма
1985. Excel для Macintosh
1992. PowerBook
PowerMac G3 (1997) PowerMac G4
(1999)
iMac (1999) PowerMac G4
Cube (2000)
Комп’ютери Apple

34. 2006. MacPro
• процесор - до 8 ядер
• пам’ять до 16 Гб
• вінчестер(и) до 4 Тб
2006. MacBook
• монітор 15’’ або 17’’
• Intel Core 2 Duo
• пам’ять до 4 Гб
• вінчестер до 300 Гб
2007. iPhone
• телефон
• музика, фото, відео
• Інтернет
• GPS
Комп’ютеры Apple

35. 2008. MacBook Air
• процесор Intel Core 2 Duo
• пам’ять 2 Гб
• вінчестер 80 Гб
• флеш-диск SSD 64 Гб
2009. Magic Mouse
• чутлива поверхня
• ЛКМ, ПКМ
• прокручування в будь-якому
напрямку
• масштаб (+Ctrl)
• прокручування двома
пальцями (перелистування
сторінок)
Комп’ютери Apple

36. 36
Миша з чутливою поверхнею
Magic Mouse (фірма Apple)
клацання
ЛКМ і
ПКМ
клацання
ЛКМ і
ПКМ
прокруткапрокрутка Перелистування
сторінок і
фотографій
Перелистування
сторінок і
фотографій
+ Ctrl =
масштаб
+ Ctrl =
масштаб
тільки Mac, MacBook,
iTunes, Safari, iPhone

37. 2010. iPad – Інтернет-планшет
• процесор Apple A4
• флеш-пам’ять до 64 Гб
• сенсорний екран
• час роботи 10 г
• WiFi, BlueTooth
• мобільний зв’язок 3G, Інтернет
Комп’ютери Apple

38. 1. Монітор
2. Материнська плата
3. Процесор
4. ОЗП
5. Карти розширення
6. Блок живлення
7. Дисковід CD, DVD
8. Вінчестер
9. Клавіатура
10. Миша
Комп’ютери IBM PC

39. • Комп’ютер збирається з окремих частин як
конструктор.
• Багато виробників додаткових пристроїв.
• Кожний користувач може зібрати комп’ютер,
який відповідає його особистим вимогам.
Стандартизуються і публикуються:
• принципи дії комп’ютера
• способи підключення нових пристроїв
Є рознімачі (слоти) для підключення пристроїв.
Стандартизуються і публикуються:
• принципи дії комп’ютера
• способи підключення нових пристроїв
Є рознімачі (слоти) для підключення пристроїв.
Принцип відкритої архітектури

40. 1981. IBM 5150
• процесор Intel 8088
• частота 4,77 МГц
• пам’ять 64 Кб
• гнучкі диски 5,25 дюйма
1983. IBM PC XT
• пам’ять до 640 Кб
• вінчестер 10 Мб
1985. IBM PC AT
• процесор Intel 80286
• частота 8 МГц
• вінчестер 20 Мб
Комп’ютери IBM

41. 1985. Amiga-1000
• процесор Motorolla 7 МГц
• пам’ять до 8 Мб
• дисплей до 4096 кольорів
• мишка
• багатозадачна ОС
• 4-канальний стереозвук
• технологія Plug and Play
(autoconfig)
Multi-Media – використання різних засобів
(текст, звук, графіка, відео, анімація,
інтерактивність) для передачі інформації
Multi-Media – використання різних засобів
(текст, звук, графіка, відео, анімація,
інтерактивність) для передачі інформації
Мультимедіа

42. 1985. Windows 1.0
багатозадачність
1992. Windows 3.1
віртуальна пам’ять
1993. Windows NT
файлова система NTFS
1995. Windows 95
довжина імена файлів
файлова система FAT32
1998. Windows 98
2000. Windows 2000,
Windows Me
2001. Windows XP
2006. Windows Vista
2009. Windows 7
2012. Windows 8
Microsoft Windows

43. Дисковід CD/DVD Відеокарта TV-тюнер Звукова карта
Звукові колонки Навушники Джойстик
Руль Шлеми віртуальної реальностіГеймпад
Мікрофон
Пристрої мультимедіа

44. Ноутбук КПК – кишеньковий
персональний
комп’ютер
MP3-плеєр Електронна
записна книжка
GPS-навігаторМультимедійний
проектор
Цифровий
фотоапарат
Цифрова
відеокамера
Сучасна цифрова техніка

45. Ціль – створення суперкомп’ютера з функціями
штучного інтелекта
• обрабка знань за допомогою логічних засобів (мова Пролог)
• надвеликі бази даних
• використання паралельних обчислень
• розподілені обчислення
• голосові повідомлення з комп’ютером
• поступова заміна програмних засобів на апаратні
Проблеми:
• ідея саморозвитку системи провалилась
• невірна оцінка балансу програмних і апаратних засобів
• традиційні комп’ютери достигнули більшого
• ненадійність технологій
• витрачено 50 млрд. йєн
V покоління (проект 1980-х, Японія)

46. Проблеми:
• наближення до фізичної межі швидкодії
• складність програмного забеспечення приводить до
зниження надійності
Перспективи:
• квантові комп’ютери
▫ ефекти квантової механіки
▫ паралельність обчислень
▫ 2006 – комп’ютер з 7 кубіт
• оптичні комп’ютери («заморожене світло»)
• біокомп’ютери на основі ДНК
▫ хімічна реакція з участю ферментів
▫ 330 трлн. операцій в секунду
Проблеми і перспективи