1)По какому принципу ЭВМ делятся на поколения? Перечислите все поколения, указав относительные даты каждого из них, названия компьютеров и фамилии людей, связанные с разработками данных ЭВМ. Какие типы данных обрабатывались на ЭВМ каждого из поколений?

ЭВМ условно делятся на поколения:

1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

ЭВМ первого поколения - использовали ламповую элементную базу, обладали малым быстродействием и объемом памяти, имели неразвитые операционные системы, программирование выполнялось на языках программирования низкого уровня (конец 40-х и 50-е гг.).

2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

ЭВМ второго поколения - использовали полупроводниковую элементную базу, изменяемый состав внешних устройств, языки программирования высокого уровня и принцип библиотечных программ (конец 50-х, 60-е и начало 70-х гг.).

3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе);

ЭВМ третьего поколения - использовали в качестве элементной базы интегральные схемы (ИС), имели развитую конфигурацию внешних устройств и стандартизированные средства сопряжения, обладали большим быстродействием и объемами основной и внешней памяти. Развитая операционная система обеспечивала работу в т.н. “мультипрограммном” (т.е. с использованием многих программ) режиме (70-е, начало 80-х гг.).

4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле);

ЭВМ четвертого поколения - используют большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС), виртуальную память, многопроцессорный с параллельным выполнением операций принцип построения, развитые средства диалога (середина 80-х гг. по настоящее время).

5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

ЭВМ пятого поколения – характеризуются наряду с использованием более мощных СБИС применением принципа “управления потоками данных” (в отличие от принципа Джона фон Неймана “управления потоками команд”), новыми решениями в архитектуре вычислительной системы и использованием принципов искусственного интеллекта. С ЭВМ пятого поколения связывают наряду с другими особенностями возможность ввода данных и команд голосом. Начало разработки ЭВМ этого поколения можно отнести ко второй половине 80-х гг., внедрения первых образцов - к первой половине 90-х гг.

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Первым человеком, создавшим счетную машину, был французский ученый Блез Паскаль (1623-1662). Паскаль сконструировал эту машину в 1642 году, когда ему было всего 19 лет. Она была механическая: с шестеренками и ручным приводом. Счетная машина Паскаля могла выполнять только операции сложения и вычитания.

Тридцать лет спустя великий немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) построил другую механическую машину, которая кроме сложения и вычитания могла выполнять операции умножения и деления.

Еще через 150 лет профессор математики Кембриджского университета Чарльз Бэббидж (1792-1871), изобретатель спидометра, разработал и сконструировал разностную машину. Эта механическая машина, которая, как и машина Паскаля, могла только складывать и вычитать, подсчитывала таблицы чисел для морской

навигации. В машину был заложен только один алгоритм — метод конечных разностей с использованием полиномов. У этой машины был довольно интересный способ вывода информации: результаты выдавливались стальным штампом на медной дощечке, что предвосхитило более поздние средства ввода-вывода — перфо-

карты и компакт-диски. У аналитической машины было 4 компонента: запоминающее устройство (память), вычислительное устройство, устройство ввода (для считывания перфокарт), устройство вывода (перфо-

ратор и печатающее устройство). Память состояла из 1000 слов по 50 десятичных разрядов, каждое из которых содержало переменные и результаты. Вычислительное устройство принимало операнды из памяти, затем выполняло операции сложения, вычитания, умножения или деления и возвращало полученный результат

обратно в память. Как и разностная машина, это устройство было механическим. Преимущество аналитической машины заключалось в том, что она могла выполнять разные задачи. Она считывала команды с перфокарт и выполняла их. Некоторые команды приказывали машине взять 2 числа из памяти, перенести их в вычислительное устройство, произвести над ними операцию (например, сложить) и отправить результат обратно в запоминающее устройство. Другие команды проверяли число, а иногда совершали операцию перехода в зависимости от того, положительное оно или отрицательное. Если в считывающее устройство вводились

перфокарты с другой программой, то машина выполняла другой набор операций. А разностная машина могла осуществлять только один алгоритм. Поскольку эта аналитическая машина программировалась на ассемблере, ей было необходимо программное обеспечение. Чтобы создать это программное обеспечение, Бэббидж нанял молодую женщину — Аду Августу Ловлейс, дочь знаменитого британского поэта Байрона. Ада Ловлейс (1815-1852) была первым в мире программистом. Первая программа-вычисление чисел Бернулли.

3)Перечислите принципы фон-неймановской архитектуры и охарактеризуйте их. Что такое ячейка памяти? Что такое адрес ячейки памяти? Каково назначение счетчика адреса команд?

1)двоичного кодирования

2)программного управления

3)однородности памяти

4)адресности

В истории известен пример успешной реализации троичной ЭВМ «Сетунь», но он так и остался оригинальным эпизодом и не оказал влияние на эволюцию вычислительной техники (1959 год, руководитель проекта Н. П. Брусенцов).

Принцип двоичного кодирования приводит к универсальности компьютера: он может обработать любую информацию, представленную в двоичных кодах.

Программное управление принципиально отличает компьютер от других вычислительных устройств: решение задачи компьютером осуществляется автоматически по программе.

Принцип программного управления предполагает, что все действия компьютера выполняются по программе, которая хранится в его памяти. Память хранит как саму программу, так и данные, которые она обрабатывает, — входящие, промежуточные и исходящие. Память компьютера является единой для программ и данных. Она состоит из определенного количества одинаковых ячеек, которые доступны для других устройств компьютера в любой момент времени. Такая организация памяти называется линейной. Ячейки памяти последовательно пронумерованы. Чтобы получить доступ к содержимому ячейки, достаточно указать ее номер, который называется адресом ячейки. Важным элементом устройства управления является специальный регистр-счетчик адреса команд. В нем любой момент хранится адрес программы команды, которая будет выполнена следующей.

Принцип однородности памяти. Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе 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.

ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ, совокупность элементов запоминающего устройства ЭВМ для хранения 1 машинного слова (числа) или его части (напр., 1 байта). Общее число ячеек памяти всех запоминающих устройств определяет емкость памяти ЭВМ.

Ячейки памяти служат лишь для хранения информации. Сначала информацию записывают в ячейку, а потом могут прочитать, а также записать иную информацию.

Счетчик программы адреса- регистр, в котором хранится адрес следующей команды.

4)Что такое архитектура компьютера? Опишите главное достоинство открытой архитектуры, как для пользователя, так и для производителя.

АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА — общий принцип его построения и организации работы: характеристика функций его основных узлов и блоков, структуры управляющих и информ. связей между ними, реализующих заданные цели и характеристики.

Принцип открытой архитектуры заключается в следующем:

* Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определённая совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-производителями.

* Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, и, тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.

Достоинства открытой архитектуры:

* Конкуренция между производителями привела к удешевлению компьютерных комплектующих, а значит и самих компьютеров

* Появление большого количества компьютерного оборудования позволило покупателям расширить свой выбор, что также способствовало снижению цен на комплектующие и повышению их качества

* Модульная структура компьютера и простота сборки позволила пользователям самостоятельно выбирать необходимые им устройства и с легкостью производить их установку, также стало возможным без особых сложностей в домашних условиях собирать и модернизировать свой компьютер

* Возможность модернизации привела к тому, что пользователи смогли выбирать компьютер исходя из своих настоящих потребностей и толщины кармана, что опять-таки способствовало все большей популярности персональных компьютеров.