Развитие компьютерных информационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Развитие компьютерных ИТ

XIX век - век развития средств коммуникации

1880-е годы - замена гусиного пера авторучкой со стальным пером

1876г. - Александр Грэхем Белл (США) изобретает первый телефон

1890-е - широкое использование в конторской службе телеграфа, кассовых аппаратов, арифмометров и пишущих машинок

Появление компьютера стало возможным благодаря созданию:

Электронные переключатели

Блез Паскаль (1623-1662), Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) изобрели суммирующие машины, являясь одними из создателей дифференциальных и интегральных исчислений

Герман Холлерит в конце XIX века сконструировал перфокарточное вычислительное устройство (информация кодировалась с помощью перфорации, электрический прибор опознавал отверстия и посылал сигналы машине). Использовалось в статистике:

- 1880г.-перепись населения США

- 1887г. - приобретена Россией для аналогичных целей

Цифровое кодирование информации

1946г. - ученые Джон Мокли, Дж. Преспер Эккерт (Пенсильванский университет, США) сконструировали первый цифровой электронный вычислительный интегратор и калькулятор - ЭНИАК - самая большая вычислительная машина с применением электронных ламп.

Главное достижение - информация хранилась не в аналоговом, а в цифровом формате в виде закодированных чисел, что во много раз увеличивает точность (у аналоговых машин точность не более 0,1%).

ЭНИАК - самая большая вычислительная машина

Устройства искусственной памяти

Джон фон Нейман, знаменитый математик и один из создателей компьютера разработал систему хранения программ внутри компьютера и их автоматического ввода в действие.

До появления компьютера вычислительные машины могли выполнять только команды поступавшие извне (иногда подключение проводки к электронному табло, установка системы переключателей и их настройка для решения всего одной задачи занимали целый рабочий день).

Открытия второй половины ХХ века - портативные устройства ввода и применение микросхем

Главные компоненты компьютера - 3 основных узла

Устройство ввода и вывода информации - обеспечивают связь с внешним миром, преобразуют получаемые импульсы в коды, которые воспринимаются оператором или подключенным к компьютеру оборудованием.

Запоминающее устройство - содержит программы, исходные данные, промежуточную и др. информацию, необходимую для совершения операций и взаимосвязи между отдельными частями.

Процессор - обеспечивает координацию работы других компонентов системы, в нем совершаются арифметические (+,-...) и логические (сопоставление, совпадение, отрицание и т.п.) операции над введенными данными.

Вся информация кодируется в двоичной системе координат «0» и «1» (бит). При кажущейся простоте любая информация может быть представлена в определенной последовательности кодирования нолей и единиц (байт).

Открытия ХХ века - достижение в системах переключения

1947г. Уильям Шокли, Джон Бардин, Уолтер Бреттейн (лаборатория компании «Белл») изобретают транзистор.

Первоначально в компьютерах для передачи информации в двоичном коде использовались электронные лампы (громоздкие, поглощали много энергии, выделяли много тепловой энергии).

В 60-70-е гг. большой научный вклад в развитие теории полупроводников и гетеропереходов внес лауреат Государственной и Ленинской премий СССР Жорес Иванович Алферов за эти открытия впоследствии ему присвоена Нобелевская премия.

В 1959г. инженеры Джек Килби («Тексас инструмент») и Роберт Нойс - основатель компании «Интел», работая независимо создали интегральную микросхему - силиконовые чипы, которые содержат электрически соединенные между собой транзисторы, резисторы и конденсаторы.

В 1969г. Компанией «Интел» было сделано еще одно усовершенствование - разработан микропроцессор - чип на котором сосредоточено целое обрабатывающее устройство. Микропроцессор значительно упростил устройство компьютера, приведя к его дальнейшей миниатюризации. коммуникация цифровой электронный переключатель

Создание первых компьютеров

1951г. - первый коммерческий электронный компьютер, выпущенный компанией «Ремингтон Рэнд» был продан Статистическому ведомству США.

1953г. - первый компьютер компании ИБМ «International business machines» (основана в 1914г Томасом Уотсоном).

1964г. - ИБМ выбросила на рынок ЭВМ «Систем - 360» (громоздкий комплект шкафов с перфолентами) и стала лидером в области производства ЭВМ, продав 20 000 компьютеров заняла 2/3 всего рынка

Первые микрокомпьютеры

1976г. - Стивен Джобс (21 год) и Стив Уозняк (25 лет) организовали компанию «Эппл компьютерс» и в 1977г. в гараже был создан первый микрокомпьютер - «Эппл» (цена 2500$).

1978г. - Появление первых моделей IBM-PC, ставших настолько удачными, что без труда завоевали весь рынок

1984г. - появляется усовершенствованный вариант Эппл - «Макинтош», впервые используется манипулятор «Мышь» ( идея подсмотрена в силиконовой долине у компании «Ксерокс»).

Компьютер Эппл, Стивен Джобс (создатель Эппл) и Джон Скалли (руководитель компании)

ХХ век - век полупроводников

Первые интегральные микросхемы содержали всего несколько десятков транзисторов, а современный процессор Intel Pentium 4 насчитывает уже более 100млн. транзисторов на кристалле.

Наномир - все, что меньше100 нанометров.

В 2000 году полупроводниковая индустрия вступила в в период нанотехнологий.

Закон Мура

В 1965г. Гордон Е. Мур (Gordon E. Moore) представил прогноз о развитии полупроводниковых устройств, начиная с 1959г. (год создания первой интегральной микросхемы):

Количество транзисторов в одной микросхеме удваивается каждые 18 месяцев.

После 1975г. наметилось замедление темпов роста и автор уточнил концепцию:

Количество транзисторов в одной микросхеме удваивается каждые 24 месяца.

Скептики считали, что в 90-х годах размеры микросхем станут меньше 100нм, что невозможно достичь практически, однако в 2003г. Уже освоен 90нм предел, в 2005 - переход на 65нм, 2007-45нм-технологии.

Нанотрубки - ближайшее будущее полупроводников

С уменьшением размеров полупроводников компаниям придется столкнуться с технологическими проблемами (возникновение токов утечки, увеличение тепловыделения, замедление срабатывания и др.)

Поэтому уже сегодня используются технологии напряженного кремния, изменения геометрии транзистора (tre-gate -транзисторы, multi-channel T-g).

Большие надежды возлагаются на применение т.н. нанотрубок - транзисторов будущего (углеродный каркас с кремниевым наполнителем).

2020г.- конец классических транзисторов

Производительность компьютера пропорциональна количеству транзисторов на единице площади интегральной микросхемы.

Согласно закону Мура в 2020г. будет достигнут предел уменьшения размера транзистора на базе кремний-технологий.

Критический элемент кремниевого транзистора, из-за которого его нельзя сделать еще меньше - толщина изолирующего слоя между затвором и проводящим слоем. Физический предел - не более 4-5 молекул (1,5-2нм).

Будущее после 2020г.- транзисторы на базе молекулярной логики

В 1959г. Ричард Фейнман высказал идею о возможности использовать в качестве переключателей молекулы.

Молекулярный компьютер - это устройство, где двухбитная система воспроизводится на молекулярном уровне:

т.н. интеллектуальные молекулы могут существовать в в 2-х термодинамических состояниях с разными свойствами (on-off). Перевод может осуществляться с помощью света, тепла, электромагнитного поля и др.

Наука за гранью восприятия

Квантовый компьютер, в котором в качестве битов выступают квантовые объекты, например спины электронов.

Квантовый бит (кубит) сможет принимать несколько значений - нормированных комбинаций 2-х основных состояний спина, что дает большее число сочетаний - 32кубита- 4млрд. состояний.

Protein-DNA Logic

1994г. Л. Эйдманом (Университет Южной Калифорнии) высказана идея ДНК-компьютинга.

О коммерциализируемой технологии ДНК-компьютинга заговорили совсем недавно.

Идея - гигантская информационная мощность ДНК. Современный компьютер (0,1), ДНК - четыре базовых состояния (А,Г,Т,Ц), вследствие чего многократно возрастает число сочетаний.

Современный компьютер 1бит на 10в 12степени нм3, ДНК компьютер - 1бит/нм3.

Исследования аналитической компании

Gartner - Hiper Cycle form

Цикл ажиотажа:

Х - зрелость технологий

У - заметность в обществе

Каждая новая технология проходит 5 стадий:

1.TT-запуск технологии, привлечение общественного интереса.

2.PoIE-пик завышенных ожиданий.

3.ToD-впадина разочарований, надежды не оправдались, специалистов нет положительных примеров внедрения мало, перестают писать о ней, впечатление, что технология ушла со сцены.

4.SoE- подъем осведомленности, признание реальной пользы технологии.

5.PoP- плато продуктивности, технология стабильна, общепризнана, широко применяется.

ИТ, способные изменить мир

Вышедшие на плато продуктивности:

Распознавание речи для телефонии и Call- центров

Мгновенный обмен сообщениями, средства оперативной пересылки сообщений

Внутренние Web- сервисы.

Поднимающиеся на плато продуктивности:

Сервисы с обнаружением дислокации

Передача голосового трафика по IP-сетям

Внутренний Grid (технология Интернет-2 подключение любых свободных ресурсов) с массовой параллельной обработкой данных

Скользящие во впадину разочарования

WiFi hot spots - точки для предоставления беспроводного доступа в Интернет в оживленных местах (зона базовых станций до сотен метров)

Mesh networks - Ячеистые сенсорные сети и сети большого покрытия (достраиваются сами за счет любых свободных клиентских устройств - узлов сети)

XBRL (Extensible business reporting language)- язык, специальный для бизнес-запросов, базирующийся на XML

Tablet PC - объединение производительности традиционного компьютера с функциональностью портативных с добавлением технологии цифровых чернил (более высокий (> 2-х раз) стандарт разрешения дисплея)

LEPs(Light-Emitting Polymers)/OLEDs(Organic Light-Emitting Diode) - светоизлучающий полимер на базе люминесцирующих материалов для устройства плоских дисплеев с использованием электронных чернил, электронных книг (пока очень дорого)

Smartphone

RFID (Case/Pallet) - Автоматизированные склады (оптовые базы) на основе RFID-бирок

Web-Services-Enabled Business Models - Бизнес модели, базирующиеся на Web-сервисах

Service-Oriented Architecture - Сервисно-ориентированная архитектура

На пике завышенных ожиданий

Дисплей, базирующийся на технологии электронных чернил (черный и белый в 4-х градациях серого)

Микротопливные элементы

Распознавание речи для мобильных устройств

Inject - технологии при создании печатных плат (железные чернила)

Внешние Grid2 с массовой параллельной обработкой данных

Массовое использование настольных Linux- приложений для бизнес-пользователей

Семантический Web

Стандарт 802.16d WiMAX - технология фиксированных беспроводных сетей в масштабах города

Объединенные коммуникации

UWB/803.15.3a/WiMedia - стандарт ультра- широкополосной радиосвязи на частотах 3-10Гц

На подъеме

Транзисторы на базе протеиновых молекул ДНК

Интерфейс «мозг-компьютер»/распознавание мысли

Молекулярные транзисторы

Детекторы лжи (более точный анализ реакций человека)

Изделия, маркированные RFID-бирками (на базе беспроводной радиочастотной идентификации)

Отраслевая рабочая группа, разрабатывающая технологии повышения безопасности компьютеров (стандартизация программ, интерфейсов, платформ при обмене информации через Интернет)

Синтез реальности и компьютерной информации (доп. инф. на дисплеях-шлемах и др.)

Извлечение информации - выявление из набора документов заранее определенные факты (поиск информации - выявление документов)

Анализ социальных сетей - современное направление в компьютерной социологии - анализ взаимодействий между социальными групами.

Wikis (быстрый, гавайск.) -возможность одновременной работы над совместными проектами для групп пользователей

Размещено на Allbest.ru