История развития элементов и устройств вычислительной техники в ХХ веке

Основные элементы вычислительной техники

К основным элементам вычислительной техники относятся:

1. Логические элементы. Логические элементы представляют собой наименьшие части, из которых складываются цифровые устройства при их конструктивно-технологическом исполнении и логическом проектировании. Логическими элементами реализуются простейшие функции или системы функций в соответствии с формулами алгебры логики.
2. Триггеры. Данные устройства предназначены для запоминания двоичной информации. Они широко используются при построении цифровых устройств с памятью, таких как счетчики, цифровые линии задержки или последовательные порты.
3. Регистры. Регистры используются для хранения n-разрядных двоичных данных и выполнения преобразования над ними. Они представляют собой упорядоченный набор триггеров. С каждым из регистров связано комбинированное цифровое устройство, при помощи которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами. Типичными операциями в регистрах являются прием слова, передача слова, сдвиг слова влево или вправо, преобразование последовательного кода слова в параллельный или обратно и установка регистра в первоначальное состояние.
4. Счетчики. Счетчики предназначены для получения двоичного кода на выходе, который определяется количеством поступивших импульсов.
5. Сумматоры. Сумматоры используются для преобразования информационных сигналов в сигнал, который эквивалентен сумме этих сигналов.
6. Шифраторы. Шифраторами выполняется преобразование позиционного n-разрядного кода в m-разрядный двоичный код.
7. Дешифраторы. Дешифраторы представляют собой комбинационную схему, которая преобразует n-разрядный двоичный, троичный или к-ичный код в одноединичный код.

История развития элементов и устройств вычислительной техники в 20 веке

Все электронно-вычислительные машины условно можно разделить на пять поколений.

К первому поколению относятся машины, созданные в период с 1946 по 1953 год. Элементной базой машин первого поколения были диоды и триоды. Такие машины использовались для решения относительно несложных научно-технических задач. К ним относятся МЭСМ, БЭСМ-1, Урал, Сетунь, Раздан. Данные машины были значительных размеров, потребляли большое количество энергии и обладали невысоким уровнем надежности. Скорость операций составляла от 2 до 3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти около 2 киловатт.

К машинам второго поколения относятся те, которые были созданы в период с 1953 года по 1959 год. Элементной базой таких машин являлись полупроводниковые приборы. Появление полупроводниковых приборов способствовало увеличению емкости оперативной памяти электронно-вычислительных машин. В этот период значительно расширилась сфера применения электронной вычислительной техники, благодаря развитию программного обеспечения. Появились специализированные машины для решения экономических задач, управления технологическими процессами, системами передачи данных и т. п.

К машинам третьего поколения относятся электронно-вычислительные машины, созданные в период с 1959 по 1970 год. Элементной базой данных машин являлись малые интегральные схемы. Машины третьего поколения использовались в разных областях техники и науки. Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики электронно-вычислительных машин. По сравнению с машинами второго поколения машины третьего поколения обладали увеличенным быстродействием, большим объемом оперативной памяти, увеличенным уровнем надежности, при этом их масса, занимаемая ими площадь и потребляемая ими энергии уменьшились.

К машинам четвертого поколения относятся те, которые были созданы в период с 1970 по 1974 год. Элементной базой таких электронно-вычислительных машин являлись большие интегральные схемы. Они предназначались для резкого увеличения производительности труда в научной сфере, управлении, производстве, здравоохранении и т. п. Их высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, увеличению ее уровня надежности, что привело к увеличению быстродействия электронно-вычислительных машин и снижению их стоимости.

К машинам пятого поколения относятся те, которые разрабатываются с 1974 года. В 1974 году несколько фирм объявили о создании микропроцессора Intel 8008 компьютера, который представлял собой устройство, выполняющее функции электронно-вычислительной машины. В начале 1975 года появилась первый коммерческий компьютер, а в 1976 году персональный компьютер Apple 1.