67 История вычислительной техники. Этапы развития эвм. Поколения эвм. Архитектура фон Неймана.

Дисциплина «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

Основные этапы развития вычислительной техники

1. Домеханический — с 40—30-го тысячелетия до н. э. Первые счетные – зарубки (насечки) на различных предметах; узелки на верёвках; камешки, палочки, зёрна. В Древней Греции и в Древнем Риме были созданы приспособления для счета, называемые абак. В странах Древнего Востока существовали китайские счеты. В России в 16 веке появились русские счеты. В начале 17 в была изобретена логарифмическая линейка.

2. Механический — с середины XVII в. В 17 веке выдающимся французским ученым Блезом Паскалем было изобретено принципиально новое счетное устройство – арифметическая машина. (4 арифметических действия)

Однако предшественником современных ЭВМ является аналитическая машина Чарльза Бэббиджа. Проект аналитической машины, представляющей собой цифровую вычислительную машину с программным управлением, был предложен Бэббиджем в 30-е годы XIX века. А в 1843 г. для этой машины была создана первая достаточно сложная машинная программа: программа вычислений чисел Бернулли, составленная Адой Лавлейс. Оба эти достижения более чем на столетие опередили своё время. Только в 1943 г. Говард Эйкен с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века — электромеханических реле — смог построить такую машину под названием «Марк-1».

3. Электромеханический — с 90-х годов XIX в. Первый счётно-аналитический комплекс оборудования, разработанный Г. Голлеритом, прошёл испытания в 1887 г.

4. Электронный — со второй половины 40-х годов XX в. Первая ЭМВ «ENIAC» вступила в строй в 1946 г.

ЭВМ 1-го поколения¾ЭВМ, элементной базой которой являлись лампы. Она обладала малыми быстродействием и объемом памяти, неразвитой операционной сист., программированием на машинном языке. Использовалась в 50-е.

ЭВМ 2-го поколения¾ЭВМ, элементной базой которой являются полупроводники. Она имеет изменяемый состав внешних устройств, использует языки программирования высокого уровня и принцип библиотечных программ. Широкое применение нашла в 60-е годы.

ЭВМ 3-го поколения¾ЭВМ, характерными признаками которой являются интегральная элементная база, развитая конфигурация внешних устройств с использованием стандартных средств сопряжения, высокое быстродействие и большой объем основной и внешней памяти, развитая операционная сист.а, обеспечивающая работу в мультипрограммном режиме. Появление первых ЭВМ этого поколения относится к началу 70-х годов.

ЭВМ 4-го поколения¾ЭВМ, характерными признаками которой являются элементная база на основе больших интегральных схем (БИС), виртуальная память, многопроцессорность, параллелизм выполнения операций, развитые средства диалога. Появилась в середине 80-х годов.

С созданием первого компьютера связано имя выдающегося теоретика того времени — Джона фон Неймана, разработавшего архитектуру компьютера, которой придерживаются разработчики до нашего времени. По мнению фон Неймана, компьютер должен состоять из центрального арифметико-логического устройства, центрального устройства управления, запоминающего устройства и устройства ввода-вывода инф. Компьютер, по его мнению, должен работать с двоичными числами, быть электронным (а не электрическим); выполнять операции последовательно.

В настоящее время фон-неймановской архитектурой называется организация ЭВМ, при которой вычислительная машина состоит из двух основных частей — линейно - адресуемой памяти, слова которой хранят команды и элементы данных, и процессора, выполняющего эти команды. В основе модели вычислений фон Неймана лежат принцип последовательной передачи управления (счётчик команд) и концепция переменной (идентификатор).

«принципы фон Неймана»

Принцип двоичного кодирования. (Для представления данных и команд используется двоичная сист. счисления.)

Принцип однородности памяти. (Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же сист. счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.)

Принцип адресуемости памяти. (Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка; память внутренняя.)

Принцип последовательного программного управления. (Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой, в последовательности, определяемой программой.)

Принцип жесткости архитектуры (Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.)