1. Принципы фон Неймана.

Необходимо отметить огромную роль американского математика фон Неймана в становлении техники первого поколения. В отчете фон Неймана и его коллег Г. Голдстайна и А.Беркса (июнь 1946 года) были четко сформулированы требования к структуре компьютеров. Отметим важнейшие из них:

● машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а в двоичной системе счисления;

● программа, как и исходные данные, должна размещаться в памяти машины;

● программа, как и числа, должна записываться в двоичном коде;

● трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требуют иерархической организации памяти (то есть выделения оперативной, промежуточной и долговременной памяти);

● арифметическое устройство (процессор) конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения; создание специальных устройств для выполнения других арифметических и иных операций нецелесообразно;

● в машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над числами производятся одновременно по всем разрядам).

Практически все рекомендации фон Неймана впоследствии использовались в машинах первых двух поколений, их совокупность получила название «архитектура фон Неймана». Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 году английским исследователем Морисом Уилксом. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с этими принципами.

Еще раз обозначим ряд принципов «архитектуры фон Неймана»:

• Принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности).

• Принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными).

• Принцип адресности (основная память структурно состоит из нумерованных ячеек).

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

Классическая архитектура ЭВМ, построенная по принципу фон Неймана (фон-неймановская архитектура) и реализованная в вычислительных машинах двух (трех) поколений, представлена ниже и содержит следующие основные блоки:

● арифметическо-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

● управляющее устройство (УУ), организующее процесс выполнения программ;

● внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), или память, для хранения программ и данных;

● оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

● устройства ввода и вывода информации (УВВ).

Первыми семью компьютерами, в которых были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, были:

1. прототип — Манчестерская малая экспериментальная машина — Манчестерский университет, Великобритания, 21 июня 1948 года;

2. EDSAC — Кембриджский университет, Великобритания, 6 мая 1949 года;

3. Манчестерский Марк I — Манчестерский университет, Великобритания, 1949 год;

4. BINAC — США, апрель или август 1949 года;

5. CSIR Mk 1 — Австралия, ноябрь 1949 года;

6. SEAC — США, 9 мая 1950 года

7. EDVAC — США, август 1949 года — фактически запущен в 1951 году;