История развития вычислительной техники

1. Кутузова М. В. Оценка влияния состояния окружающей среды на уровень жизни населения региона (на материалах Омской области) // Фундаментальные исследования, 2013. № 10-3. С. 636-640.

2. Афанасьев Ю. А., Фомин С. А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды. М.: Изд-во МНЭПУ, 1998. 338 с.

История развития вычислительной техники Гайнуллин Р. Ф.1, Кадомский А. А.2, Яшникова А. П.3

'Гайнуллин Ренат Фаязович / Gaynullin Renat Fayazovich — студент;

2Кадомский Андрей Андреевич /Kadomskiy Andrey Andreevich — студент;

3Яшникова Анастасия Павловна / Yashnikova Anastasiya Pavlovna — студент, Зеленодольский институт машиностроения и информационных технологий (филиал) Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева,

г. Зеленодольск

Аннотация: в данной статье рассматривается история развития вычислительной техники. Приводится информация о различных компьютерах и системах счисления, на которых они основаны. Даются исторические факты о создателях ЭВМ. Делается сравнение производительности ЭВМ прошлого и настоящего.

Ключевые слова: электронно-вычислительная машина, вычислительная техника, компьютер, система счисления, процессор.

Вычислительная техника является основой построения информационно--измерительных систем, используемых для решения важнейших научно-технических задач. Вычислительные устройства обеспечивают моделирование реальных радиотехнических комплексов в различных ситуациях, работу систем автоматизированного проектирования, управление сложнейшими технологическими процессами. Проблемы вычислительной техники следующие:

1) создание и использование современной элементной базы;

2) разработка цифровых узлов и устройств, входящих в состав компьютерных систем;

3) разработка новых модифицированных компьютеров с нейронной структурой построения [1, с. 6].

В основном почти все вычислительные машины основаны на двоичном коде. Такие как, например, ENIAC (США), МЭСМ (СССР), БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», «Минск-1», «Урал-1», «Урал-2», «Урал-3», M-20, БЭСМ-2, «Раздан», IBM -701, использовали много электроэнергии и состояли из очень большого числа электронных ламп. Например, на создание ENIAC ушло 200000 человеко-часов и 486804,22 доллара США. Всего комплекс включал в себя 17468 ламп 16 различных типов, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70000 резисторов и 10000 конденсаторов. Вес - 27 тонн, объём памяти - 20 число-слов, потребляемая мощность -174 кВт, вычислительная мощность - 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду, устройство ввода-вывода данных - табулятор перфокарт компании IBM: 125 карт/минуту на ввод, 100 карт/минуту на вывод. ЭНИАК проработал более 10 лет и был окончательно выключен 2 октября 1955.

1934 г. немецкий студент Конрад Цузе, работавший над дипломным проектом, решил сделать (в домашних условиях) цифровую вычислительную машину с программным управлением. Машина должна была работать с двоичными числами (впервые в мире). В 1937 г. машина Z1 (Цузе 1) заработала. Она могла обрабатывать 22-х разрядные двоичные числа с плавающей запятой, с памятью на 64 числа. Она работала полностью на механической (рычажной) основе.

Секретный британский компьютер Colossus был спроектирован и построен в 1943 году для расшифровки перехваченных немецких радиосообщений, зашифрованных с помощью системы Lorenz SZ. Компьютер состоял из 1500 электронных ламп (2500 в Colossus Mark II), что делало Colossus самым большим компьютером того времени. Создание и введение его в строй позволило сократить время расшифровки перехваченных сообщений с нескольких недель до нескольких часов. Модернизация Colossus Mark II считается первым программируемым компьютером в истории ЭВМ. Британские криптоаналитики из Блетчли-парк смогли взломать

40

код машины Лоренца в январе 1942 года, ни разу не видев саму машину. Это стало возможным из-за ошибки германского оператора.

Но есть устройства, основанные на троичной системе счисления, это разработанная в вычислительном центре Московского государственного университета в 1959 году «Сетунь». Главные особенности ЭВМ «Сетунь»: троичная симметричная (с положительными и отрицательными значениями цифр) система представления чисел и команд; трехзначная логика; страничная двухуровневая организация памяти; пороговая реализация трехзначной логики на электромагнитных элементах с двухпроводной передачей трехзначных сигналов; длина операндов 9 и 18 тритов (аналог бита в троичной системе, 1 трит соответствует 1,58 бита); система команд - 24 команды [2]. Казанским заводом математических машин было произведено 46 компьютеров Сетунь, 30 из них использовались в университетах СССР.

А первое известное упоминание о реальном применении троичной системы относится ещё к XIII веку. Известная «логическая машина» Раймунда Луллия (1235-1315) на бумаге в виде круговых диаграмм с секторами была именно троичной. Первым же упоминанием о технической реализации троичного счетного устройства является описание счетной машины Томаса Фаулера, сделанное шотландским математиком Августом де Морганом в 1840 году [2].

В 1961-1968 годах, на основе приобретенного опыта Н. П. Брусенцов вместе с Е. А. Жоголевым разработали архитектуру новой двухстековой троичной ЭВМ, названной затем «Сетунь-70». В ней достоинства троичности воплощены с более обстоятельным пониманием и полнотой, в частности: установлен троичный формат для кодирования алфавитных символов (аналог двоичного байта) - трайт из шести тритов; пополнен набор операций трехзначной логики и «троичных» команд управления ходом выполнения программы; увеличены возможности операций с числами различной длины: один трайт, два трайта, три трайта, с допустимой длиной результата до шести трайтов [2].

В современной вычислительной технике, в устройствах автоматики и связи используется в основном двоичная система счисления, что обусловлено рядом преимуществ данной системы счисления перед другими системами. Так, для ее реализации нужны технические устройства лишь с двумя устойчивыми состояниями, например, материал намагничен или размагничен (магнитные ленты, диски), отверстие есть или отсутствует (перфолента и перфокарта). Этот метод обеспечивает более надежное и помехоустойчивое представление информации, дает возможность применения аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации. Кроме того, арифметические операции в двоичной системе счисления выполняются наиболее просто [1, с. 11].

В 1964 году был представлен mainframe IBM/360. Эти ЭВМ и её наследники на долгие годы стали фактическим промышленным стандартом для мощных ЭВМ общего назначения. В СССР аналогом IBM/360 были машины серии ЕС ЭВМ. А в 1969 году сотрудник компании Intel Тэд Хофф предлагает создать центральный процессор на одном кристалле. То есть, вместо множества интегральных микросхем создать одну главную интегральную микросхему, которая должна будет выполнять все арифметические, логические операции и операции управления, записанные в машинном коде. Такое устройство получило название микропроцессор, и в 1971 году компания Intel выпускает на рынок первый микропроцессор «Intel 4004». Появление микропроцессоров позволило создать микрокомпьютеры^ небольшие недорогие компьютеры, которые могли себе позволить купить маленькие компании или отдельные люди. В 1980-х годах микрокомпьютеры стали повсеместным явлением.

Уже 3 августа 1977 года был анонсирован микрокомпьютер Radio Shack TRS-80 (позже названный Model I). В Model I материнская плата и клавиатура машины были объединены в одном корпусе - это было типичное решение для 8-ми и 16-разрядных микрокомпьютеров того времени; блок питания, однако, был внешним. В качестве центрального процессора использовался Zilog Z80 на частоте 1,77 МГц (более поздние модели поставлялись с Z80A). Базовая модель первоначально поставлялась с 4 КБ ОЗУ, а позднее - с 16 КБ.

С этого момента началась время современных ЭВМ. Сейчас персональные компьютеры стали 64 разрядными, их частота доходит до 4 ГГц, видеокарта с 16 Гб памятью еще больше ускоряет процессор, ОЗУ доходит до 128 Гб.

Среди суперкомпьютеров самым мощным является китайский суперкомпьютер Sunway TaihuLight По состоянию на июнь 2016 года его производительность, согласно тестам LINPACK, достигает 93 петафлопс. Sunway TaihuLight использует более чем 10,5 миллиона процессорных ядер и работает под управлением собственной операционной системы Sunway Raise OS 2.0.5 на базе Linux. Система также включает собственную реализацию OpenACC 2.0, предназначенной для распараллеливания кода [3].

1. Захаров Н. Г., Сайфутдинов Р. А. / Вычислительная техника / Ульяновск: УлГТУ, 2007. 224 с.

2. Малашевич Б. М. / Троичная система счисления, трехзначная логика и ЭВМ на их основе. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ithistory.ru/index.php/%D0%A4%D0%B0%D0%B9% D0%BB:09_troichnyi_EVM.pdl7 (дата обращения: 05.12.2016).

3. China Races Ahead in T0P500 Supercomputer List, Ending US Supremacy. [Electronic resource]. URL: https://www.top500.org/news/china-races-ahead-in-top500-supercomputer-list-ending-us-supremacy/ (date of access: 05.12.2016).