Историческая справка об архитектурах компьютеров
Архитектура компьютера
Архитектура компьютера - описание его организации и принципов работы его компонентов. Включает в себя основные устройства компьютера и структуру связей между ними. Описывая архитектуру компьютера, особое внимание уделяют тем принципам ее организации, которые относятся к описываемому семейству ЭВМ и оказывают влияние на возможности программирования. При описании архитектуры компьютера уделяется внимание памяти и описанию команд, так как от архитектуры ЭВМ зависит возможность программирования на нем.
Аналоговые и цифровые компьютеры
ЭВМ делят на два основных типа: аналоговые и цифровые, в зависимости от вида информации, которую они перерабатывают.
Аналоговый компьютер - это вычислительная машина, которая обрабатывает информацию, представленную в виде изменений различных физических величин. Физическими величинами могут быть сила тока цепи, скорость движения тела и его ускорение и т.д. Зная, что в математике многие природные явления описываются одними и теми же уравнениями, аналоговые ЭВМ позволяют на основе одного физического процесса моделировать ряд других.
Цифровой компьютер - это вычислительная машина, которая обрабатывает информацию, представленную в дискретном виде. На сегодняшний день разработано множество методов численного решения разных типов уравнений, что дает возможность решать на цифровых ЭВМ множество уравнений и задач при помощи набора простых логических и арифметических операций. Поэтому главное отличие аналоговых ЭВМ от цифровых в том, что они специализированные, т.е. решают определенный тип задач, в то время как цифровой компьютер является универсальным вычислительным средством.
История развития компьютерной техники
На основе того, из каких компонентов изготовляли компьютеры, в истории вычислительной техники выделяют несколько основных этапов. Временное деление на этапы считают условным, т.к. во время выпуска компьютеров старого поколения, новое уже начинало развиваться в ускоренном темпе.
Выделяют следующие тенденции развития компьютерной техники:
1. Увеличение плотности размещения элементов.
2. Снижение цены.
3. Увеличение производительности.
4. Уменьшение габаритов.
5. Эволюция программной логики и оптимизация аппаратных средств.
Нулевое поколение: механические вычислители (до 1947 г.)
С давних времен формировались предпосылки к появлению первого компьютера, но нередко в первую очередь рассматривают счетную машину Блеза Паскаля, сконструированную им в 1642 году. Машина была очень проста. Она умела выполнять всего две операции: вычитание и сложение. В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц изобрел машину, позволяющую производить четыре операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Называлась она "Калькулятор Лейбница".
В 1822 году Чарльз Бэббидж внес огромный вклад в развитие компьютерной техники. Он создал разностную машину, которая умела вычитать и складывать, а также выводить результаты вычислений на медной пластине. В 1847-1849 годах Бэббидж разработал аналитическую машину, которая могла выполнять все четыре операции. В схему машины входило вычислительное устройство, регистры памяти и устройства ввода-вывода, но главное умела выполнять различные алгоритмы (в зависимости от перфокарты, находящейся в устройстве ввода). Первым известным программистом, которая писала программы для универсальной вычислительной машины была Ада Ловлейс. К сожалению, аналитическая машина Бэббиджа так и не была реализована в тот период времени из-за малого финансирования и технических сложностей.
В дальнейшем универсальные счетные машины были сконструированы такими учеными, как Джордж Стибиц, Конрад Цузе, Джон Винсент Атанасов. В 1937 г. Атанасов начал разработку и впоследствии сконструировал машину, которая использовала двоичную арифметику и триггеры. В 1944, а затем в 1947 г. Говард Эйкен собрал релейные компьютеры "Гарвардский Марк I" и "Гарвардский Марк II", которые могли вычислять дифференциальные уравнения.