Есептеуіш техниканың даму тарихы

Жоспар
Компьютерлерге дейінгі кезең
Алғашқы есептеуіш машиналардың пайда болуы
Алғашқы компьютерлер
Фон Нейман қағидалары
ЭЕМ буындары (I-V…)
Қазіргі сандық техника

Алғашқы есептеу құралдары
Сүйектерге салынған кертіктер
(«вестониялық сүйек», Чехия, б.з.д. 30 мың жыл)
Түйілген жіптерден тұратын хабар жіберу әдісі (Оңтүстік Америка, VII ғасыр)
басына тастар байланған жіптер
түрлі-түсті жіптер (қызыл – әскерлердің саны, сары – алтын қоры)
ондық санау жүйесі

Абак
Соробан (Жапония) – XV-XVI ғасырлар
Суан-пан (Қытай) - VI ғасыр
Абак (Ежелгі Рим) - V-VI ғасыр
Шот (Ресей) – XVII ғасыр.

Есептеу машиналарының алғашқы жобалары
Леонардо да Винчи (XV ғасыр) – 13 разрядты сандарды қосуға арналған есептеу құрылғысың жобасы
В. Шиккард (XVI ғасыр) – 6-разрядты сандарды қосуға және көбейтуге арналған құрылғының жобасы

«Паскаль машинасы» (1642)
Блез Паскаль (1623 - 1662) – қосу машинасын құрастырды
жетектер мен дөңгелектерден тұрды
8-разрядты сандарды қосу және азайту амалдарын орындады

Лейбниц машинасы (1672)
Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716)
қосу, алу, көбейту, бөлу
12-разрядты сандар

Аналитикалық машина
Ч. Бэббидж (1821)
Амалдарды автоматты түрде орындау («диірмен»)
Берілгендерді сақтау үшін жад қолданылды («қойма»)
Программаны машина жұмыс
жасап тұрған кезде енгізу мүмкіндігі
Алғашқы программа – Ада Лавлейс (1842)
1960 жылдары құрастырылды

Ғылымдағы төңкеріс
Математикалық логика негіздері: Джордж Буль
(1815 - 1864).
Электронды-сәулелік түтік
(Дж. Томсон, 1897)
Вакуумдық шамдар (диод, триод)
1906
Триггер – биттерді сақтауға арналған құрылғы (М.А. Бонч-Бруевич, 1918).
Математикалық логиканы компьютерлік техникада қолдану идеясы (К. Шеннон, 1936)

Алғашқы компьютерлер
1937-1941. Конрад Цузе компьютерлері: Z1, Z2, Z3, Z4.
электромеханикалық реле (екі күйде болатын құрылғылар)
екілік санау жүйесі
бульдік алгебраны қолдану
берілгендерді кинолентадан енгізу
1939-1942. Электронды шамды компьютердің алғашқы үлгісі, Дж. Атанасофф
екілік санау жүйесі
29 сызықтық теңдеулер жүйесін шешу

«Марк-I» (1944)
Құрастырушы – Говард Айкен
(1900-1973)
АҚШ-тағы алғашқы автоматты компьютер:
ұзындығы 17 м, салмағы 5 тонна
75 000 электронды шам
3000 механикалық реле
көбейту – 3 секунд, бөлу – 12 секунд

«Марк-I» (1944)
Берілгендерді қағаз лентада сақтау
Ал мынау – программа…

Фон Нейман қағидалары
(«EDVAC машинасы туралы алдын-ала баяндама», 1945)
Екілік кодтау қағидасы: ЭЕМ-дегі барлық мәлімет екілік санау әдісімен кодталады.
Программалық басқару қағидасы: программа автоматты түрде бірінен кейін бірі орындалатын командалар жиынтығынан тұрады және бұл командаларды процессор алдын ала белгіленген нұсқау бойынша орындайды
Біртекті жад қағидасы: есептеуге қажетті деректер мен программа жадтың бір жерінде сақтаулы тұрады
Адрестеу қағидасы: компьютердің жады әрқайсысы нөмірленген ұяшықтардан тұрады, процессор кез келген мезетте кез келген ұяшықпен байланыса алады

Компьютер буындары
I буын (1945 - 1955)
электронды-вакуумды шамдар
II буын (1955 - 1965)
транзисторлар
III буын (1965 - 1980)
интегралды микросхемалар
IV буын (1980 - …)
үлкен және өте үлкен интегралды схемалар (ҮИС және ӨҮИС)

ЭЕМ-нің бірінші буыны
(1945-1955)
электронды шамдармен жұмыс істеді
есептеу жылдамдығы секундына 10-20 мың операция
әр машинаның өз тілі болды
операциялық жүйелер болған жоқ
енгізу және шығару: перфоленталар,перфокарталар, магнитті таспалар

«ЭНИАК» (1946)
Құрастырушылар – Дж. Моучли және П. Эккерт
Электронды шамдармен жұмыс істеген алғашқы компьютер:
ұзындығы 26 м, салмағы 35 тонна
қосу – 1/5000 сек, бөлу – 1/300 сек
ондық санау жүйесі
10-разрядты сандар
басты қиындығы – программаларды
енгізу

С.А. Лебедев компьютерлері
1951. МЭСМ – малая электронно-счетная
машина
6 000 электронды шам
3 000 операция/сек
екілік жүйе
1952. БЭСМ – большая электронно-счетная
машина
5 000 электронды шам
10 000 операция/сек

ЭЕМ-нің екінші буыны
(1955-1965)
жартылай өткізгіш элементтер – транзисторлар
(1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли)
жылдамдығы секундына 10-200 мың операция
алғашқы операциялық жүйелер
алғашқы программалау тілдері: Фортран (1957), Алгол (1959)
мәліметтерді сақтау құралдары: магниттік барабандар, магниттік дискілер

ЭЕМ-нің екінші буыны
(1955-1965)
1953-1955. IBM 604, IBM 608, IBM 702
1965-1966. БЭСМ-6
60 000 транзистор
200 000 диод
секундына 1 млн.
операция
жад – магнитті таспа,
магнитті барабан

ЭЕМ-нің үшінші буыны
(1965-1980)
интегралды микросхемалар
(1958, Дж. Килби)
есептеу жылдамдығы секундына 1 млн. операцияға дейін
жедел жад – жүздеген мың байт
операциялық жүйелер – жадты,құрылғыларды, процессор уақытын басқару
программалау тілдері Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи)
программалар үйлесімділігі

IBM мэйнфреймдері
1964. IBM фирмасының IBM/360 компьютері
үлкен универсалды компьютерлер (мэйнфреймдер)
кэш-жад
командаларды конвейерлік өңдеу
операциялық жүйе OS/360
1 байт = 8 бит ( 4 немесе 6 емес!)
1970. IBM/370
1990. IBM/390

ЕС компьютерлері ЭЕМ (КСРО)
1971. ЕС-1020
секундына 20 мың операция
жад 256 Кб
1977. ЕС-1060
секундына 1 млн. операция
жад 8 Мб
1984. ЕС-1066
секундына 5,5 млн. операция
жад 16 Мб

Мини-компьютерлер
DEC фирмасының PDP сериясы
бағасы арзан
программалауы оңай
графикалық экран
шағын машиналар жүйесі –
СМ ЭЕМ (КСРО)
секундына 3 млн. операцияға дейін
жад 5 Мб

ЭЕМ-нің төртінші буыны
(1980-…)
үлкен және аса үлкен интегралды схемалардан
(ҮИС, АҮИС) тұратын компьютерлер
дербес компьютерлер
қарапайым пайдаланушылардың пайда болуы, графикалық интерфейстің қажеттілігі
әрекет ету жылдамдығы секундына 1 млрд. операциядан жоғары
оперативті жад – бірнеше гигабайт
көппроцессорлық жүйе
компьютерлік желілер
мультимедиа мүмкіндіктері (графика, анимация, дыбыс)

Суперкомпьютерлер
1972. «ILLIAC-IV» (АҚШ)
секундына 20 млн. операция
көппроцессорлық жүйе
1976. «Cray-1» (АҚШ)
секундына 166 млн. операция
жад 8 Мб
векторлық есептеулер
1980. «Эльбрус-1» (КСРО)
секундына 15 млн. операция
жад 64 Мб
1985. «Эльбрус-2» (КСРО)
8 процессор
секундына 125 млн. операция
жад 144 Мб
сумен салқындату

Суперкомпьютерлер
1985. «Cray-2»
секундына 2 млрд. операция
1989. «Cray-3»
секундына 5 млрд. операция
1995. «GRAPE-4» (Жапония)
1692 процессор
секундына 1,08 трлн. операция
2002. «Earth Simulator» (NEC)
5120 процессор
секундына 36 трлн. операция
2007. «BlueGene/L» (IBM)
212 992 процессор
секундына 596 трлн. операция

Микропроцессорлар
1971. Intel 4004 микропроцессоры
4-биттік ақпарат
2250 транзистор
секундына 60 тыс. операция
1974. Intel 8080 микропроцессоры
8-биттік ақпарат
сандарды бөлу

Алғашқы микрокомпьютер
1974. Микрокомпьютер
«Альтаир-8800»
(Э. Робертс)
1975. Б. Гейтс және П. Аллен «Альтаирға» қажетті Бейсик
тілінің трансляторын жазды

«Apple» компьютерлері
1976. «Apple-I» С. Возняк және С. Джобс
1977. «Apple-II» - 1980-жылдары барлық АҚШ мектептерінде қолданылды
тактілік жиілігі 1 МГц
жад 48 Кб
түрлі-түсті графика
дыбыс
Бейсик тілі кірістірілген
VisiCalc алғашқы электронды кестесі

«Apple» компьютерлері
1983. «Apple-IIe»
жад 128 Кб
иілгіш дискілерден тұратын 5,25 дюймдік 2 дискжетек
1983. «Lisa»
тышқанмен басқарылған алғашқы компьютер
1984. «Apple-IIc»
портативті компьютер
сұйық кристалды дисплей

«Apple» компьютерлері
1984. «Macintosh»
жүйелік блок пен монитор бір корпуста
қатқыл диск жоқ
3,5 дюймдік дискеталар
1985. «Macintosh-қа» арналған Excel
1992. PowerBook
1994. PowerPC процессорларына көшу
(Apple, IBM, Motorolla)

IBM PC компьютерлері
1. Монитор
2. Жүйелік тақша
3. Процессор
4. ЖЖҚ
5. Ұлғайту карталары
6. Қоректендіру блогы
7. CD, DVD дискжетектері
8. Винчестер
9. Пернетақта
10. Тышқан

Ашық архитектура қағидасы
Компьютер конструктор секілді жекелеген бөлшектерден құрастырылады.
Осы бөлшектерді біріктіру әдістері мен осыған қажетті ақпаратқа кез-келген адам қол жеткізеді.
Қосымша құрылғыларды өндірушілердің көптігі.
Кез-келген қолданушы өз талғамына немесе қажетіне сай компьютерді өзі құрастыра алады

IBM PC компьютерлері
1981. IBM 5150
Intel 8088 процессоры
жиілік 4,77 МГц
жад 64 Кб
иілгіш дискілер 5,25 дюйм
1983. IBM PC XT
жад 640 Кб
винчестер 10 Мб
1985. IBM PC AT
Intel 80286 процессоры
жиілік 8 МГц
винчестер 20 Мб

IBM PC-ға арналған Intel процессорлары
1985. Intel 80386
275 000 транзистор
виртуалды жад
1989. Intel 80486
1,2 млн. транзистор
1993-1996. Pentium
жиілігі 50-200 МГц арасында
1997-2000. Pentium-II, Celeron
7,5 млн. транзистор
жиілігі 500 МГц-ке дейін
1999-2001. Pentium-III, Celeron
28 млн. транзистор
жиілігі 1 ГГц-ке дейін
2000-… Pentium 4
42 млн. транзистор
жиілігі 3,4 ГГц-ке дейін

IBM PC-ға арналған AMD процессорлары
1995. K5 (Pentium аналогы)
1997. K6
жиілігі 450 МГц
1999-2000. Athlon K7 (Pentium-III)
жиілігі 1 ГГц-ке дейін
MMX, 3DNow!
2000-... Duron (Celeron)
жиілігі 1,8 ГГц-ке дейін
2001-.. Athlon XP (Pentium 4)
2003-… Opteron (серверлер)
жиілігі 3 ГГц-ке дейін
2004-… Sempron (Celeron D)
жиілігі 2 ГГц-ке дейін

Microsoft Windows
1985. Windows 1.0
көпміндетті
графикалық интерфейс
1992. Windows 3.1
виртуалды жад
1993. Windows NT
кәсіби ОЖ
файлдық жүйе NTFS
1995. Windows 95
файлдың ұзын аттары
ауыспалы көпмақсаттылық
FAT32 файлдық жүйесі
1998. Windows 98
2000. Windows 2000, Windows Me
2001. Windows XP.
2003. Windows 2003 Server
2006. Windows Vista

Мультимедиа
Multi-Media – ақпарат алмасу үшін әртүрлі тәсілдерді (мәтін, дыбыс, графика, видео, анимация, интерактивтілік)қолдану
1985. «Amiga-1000»
Motorolla 7 МГц процессоры
8 Мб жад
4096 түсті дисплей
тышқан
көпміндетті ОЖ
4-арналы стереодыбыс
Plug and Play технологиясы(autoconfig)

Мультимедиа құрылғылары

Қазіргі заманғы сандық техника

Компьютерлердің V буыны - ?
(Жапония, 1980-жылдар)
Мақсат – жасанды интеллект қызметін атқаратын суперкомпьютер құрастыру
Жобаның негізгі сипаты:
барлық мәліметті логикалық тәсілдермен өңдеу (Пролог тілі)
өте үлкен мәліметтер қоры
параллель есептеулер мүмкіндігін қолдану
бөліп есептеу әдісі
компьютермен дауыстап «сөйлесу»
программалық жабдықтарды аппараттық жабдықтарға біртіндеп ауыстыру
Проблемалар:
жүйенің өздігінен даму идеясы іске асқан жоқ
программалық және аппараттық жабдықтардың балансын қате бағалау
дәстүрлі компьютерлер бұдан да жоғары жетістіктерге қол жеткізді
технологиялардың сенімсіздігі
интернеттің дамуы – мәліметтерді сақтаудың жаңа моделі
50 млрд. йен қаражат жұмсалды