XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Развитие Электронных вычислительных машин

Электронная вычислительная машина (сокращённо ЭВМ) — комплекс технических, аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации, вычислений, автоматического управления. При этом основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных элементах. Термин машина означает устройство, выполняющее механические движения. Современные компьютеры не являются машинами, название сохранилось за ними от простых счетных машин.

Первая ЭВМ Z1

Z1 был двоичным механическим вычислителем с электрическим приводом и ограниченной возможностью программирования. Вводились и выводились данные в десятичной системе, в виде чисел с плавающей запятой. Ввод команд и данных осуществлялся при помощи клавиатуры, сделанной на основе пишущей машинки, а вывод — с помощью маленькой панели на лампочках. Такая конструкция позволяла хранить шестьдесят четыре 22-битовых вещественных числа, каждое из которых состояло из 14-битовой мантиссы и 8 бит, отводившихся под знак и порядок. В том же 1936 году это уникальное решение было запатентовано Конрадом Цузе. Процессор имел два 22-битных регистра. Тактовая частота составляла 1 Гц, быстродействие — в среднем 1 умножение за 5 сек. Машина была снабжена устройством чтения перфокарт и приводилась в движение мотором от пылесоса мощностью в 1 киловатт.Умножение и деление выполнялись при помощи той же процедуры повторных сложений и вычитаний, которую использовал ещё Блез Паскаль в конструкции своей суммирующей машины. Считываемые инструкции программы тут же исполнялись, не загружаясь в память.

ЭВМ Z3

Z3 — была первой работоспособной полнофункциональной программно управляемой и свободно программируемой вычислительной машиной, обладающей возможностью вычислений в двоичном коде с плавающей запятой и всеми свойствами современного компьютера. Данная вычислительная машина была создана немецким инженером Конрадом Цузе и представлена вниманию 12 мая 1941 года. На сегодняшний день считают, что была первый действующий вычислительный программируемый компьютер. Который позвлял проводить вычисления квадратного корня в отличие от машины Z1.

Реализация в виде двоичной системой была хорошей идеей в реализации Z3, хотя сама идея была не новой. Двоичная система была придумана 3 столетия до создания вычислительной машины Z3 Готфридом Лейбницем. Конрад Цузе объеденивший реализацию двоичных схем из реле, создал первую на их основе программируюмую вычислительную машину. После этого появились первые компьютеры «Марк 1», «ЭНИАК», «Колосс»

Но не сомтря на это оригинальная машина созданная Конрада Цузе, стоила гораздо меньше и занимала намного меньше места, в отличие от «Марк 1»

ЭВМ Z4

Математик Эдуард Штифель возглавлял Институт прикладной математики ETH Zurich, который был основан в 1948 году. Двумя его самыми важными помощниками были Хайнц Рутисхаузер (математик) и Амброс Шпайзер (инженер-электрик). Рутисхаузер был одним из главных отцов языка программирования Algol, Шпайзер стал директором-основателем IBM Research в Rüschlikon ZH.

В то время Z4 был единственной работающей вычислительной машиной в континентальной Европе. Z4 стал также первым компьютером в мире, который был продан. В этом он на пять месяцев опередил английский «Марк I» и на десять — американский UNIVAC.

Компьютер эксплуатировался в ETH Zürich до 1955 года, после чего был передан во Французский аэродинамический научно-исследовательский институт недалеко от Базеля, где работал до 1960 года.

В годы войны для работы с компьютером Z4 Цузе разработал также первый в мире высокоуровневый язык программирования — Планкалкюль (с нем. — « исчисление планов»).

Вычислительная машина МЭСМ

Первоначально МЭСМ задумывалась как макет или модель Большой электронной счётной машины (БЭСМ), первое время буква «М» в названии означала «модель». Работа над машиной носила исследовательский характер, в целях экспериментальной проверки принципов построения универсальных цифровых ЭВМ. После того, как машина доказала пригодность для решения реальных задач, она была переименована в «Малую электронную счётную машину». К концу 1949 года разработана архитектура машины, а также принципиальные схемы отдельных блоков.

В 1950 году машина была смонтирована в двухэтажном здании бывшего общежития женского монастыря в Феофании (под Киевом), где до Великой Отечественной войны размещалась психиатрическая лечебница.

Задачи, решаемые на МЭСМ:

оптимизация прокладки магистральных высоковольтных линий электропередач, в частности: Куйбышевская ГЭС — Москва (Е. Л. Ющенко) — с 1952 г.;

внешняя баллистика (с 1952 по 1957 г.), поставлена М. В. Келдышем, в разработке методов решения принимали участие Ю. А. Митропольский и его ученик Ющенко А. А., программы расчёта составлялись Е. Л. Ющенко в сотрудничестве с известными московскими учёными и программистами М. Р. Шура-Бура и Ю. Д. Шмыглевским;

нелинейная механика (Ю. А. Митропольский, исполнитель Ющенко А. А. программирование Е. Л. Ющенко);

расчёт тепловых напряжений строительных конструкций (постановка А. Д. Коваленко, Институт механики АН УССР, программирование Е. Л. Ющенко).

В 1954 году для МЭСМ Е. Л. Ющенко разработала экспериментальную программирующую программу, составляющую по простым арифметическим выражениям программы в машинных кодах, которые вычисляют их значение. При разработке этой программы был приобретён опыт, который использован при реализации компиляторов Адресного языка программирования.

Микрокомпьютер

Микрокомпьютер – это цифровой компьютер, которые построен на основе центрального микропроцессора. Активно этот термин начал упортребляться в 1970-х годах и постепенно вытеснил термин «Персональный компьютер», они были посмотрены на базе центрального микропроцессора и стали самыми популярными и распостраненными по всему миру и олицетворяло понятие «Компьютер». Микрокомпьютеры стали логичным развитием истории вычислительной техники. От 1940-х годов где содавались «Большие ЭВМ», затем серийные «Мэйнфреймы» в 1960-х годах и уже в 1970-х появилось и начало развиваться понятие «Мини-компьютер». А с развитием центральных микропроцессоров в 1980-х годах получили развитие «Микрокомпьютеры».

С начала 2010-х годов этот термин стал употребляться в ином значении, а именно снова вошёл в употребление в связи с появившейся популярностью компьютеров, размером с банковскую карту и сопоставимых по мощности с персональными компьютерами предыдущих поколений. Также микрокомпьютерами иногда называют микроконтроллеры — устройства, которые заключают в одной микросхеме все составляющие компьютера (процессор, оперативная и постоянная память, видеопамять, порты данных и другое). В конце 1970-х — 1980-е годы широкое распространение получили небольшие компьютеры на основе центральных микропроцессоров. Типичный мини-компьютер тех времён занимал небольшой шкаф и был основан на сборках из логических транзисторных микросхем. Микрокомпьютеры, в отличие от них, были основаны на микросхемах высокой степени интеграции. Микрокомпьютеры построенные на основе центрального микропроцессора можно разделить на такие разновидности как: Домашние компьютеры, Персональные компьютеры, Игровые компьютеры, Рабочие станции, Серверы и т.д.

В 1990-х составные процессоры были окончательно вытеснены микропроцессорами — с этого времени любые компьютеры строятся на основе микропроцессоров, — в части процессоров различие лишь в количестве используемых микропроцессоров. Так если персональные компьютеры по сей день однопроцессорные, то в мейнфреймах счёт используемых микропроцессоров уже идёт на десятки, а в суперкомпьютерах на тысячи. В такой ситуации термин «микрокомпьютер» в его старом значении полностью вышел из употребления. В настоящее время микрокомпьютерами часто называют встраиваемые системы управления (например: в бытовую технику или автомобили).

Около 2010-го года появились миниатюрные одноплатные компьютеры общего назначения с малым энергопотреблением и открытой ОС, наподобие Raspberry Pi. Как правило, они основаны на архитектуре ARM, несовместимой с IBM PC, по возможностям/производительности они ближе всего к планшетам/смартфонам без экрана, но с HDMI-видеовыходом. Предполагаемое назначение таких компьютеров — учебные ПК, АРМы, медиацентры, домашние серверы, управляющие компьютеры в различных хобби-проектах.

Источники информации:

http://www.pcmus.tu2.ru/content/computers/years/1938/z1.html

https://web.archive.org/web/20090918145428/http://user.cs.tu-berlin.de/~zuse/Konrad_Zuse/en/z1-metal-sheets.html

https://web.archive.org/web/20080601210541/http://www.epemag.com/zuse/part4a.htm

https://web.archive.org/web/20080914034703/http://irb.cs.tu-berlin.de/~zuse/Konrad_Zuse/en/rechner_z4.html

http://lib.ru/MEMUARY/MALINOWSKIJ/2.htm

http://bitkistl.blogspot.de/2013/01/raspberry-pi-e-book.html

Код для цитирования: Скопировать