- •Технические средства реализации информационных процессов Основные этапы развития вычислительной техники до появления цифровых эвм.
- •Контрольные вопросы
- •Цифровые эвм
- •I поколение цифровых эвм – электронные лампы.
- •II поколение цифровых эвм - транзисторы.
- •III поколение цифровых эвм–интегральные схемы.
- •Принципы фон Неймана
- •IV поколение цифровых эвм – сверхбольшие интегральные схемы (сбис).
- •Контрольные вопросы
- •Принципы и архитектура фон Неймана
- •Архитектура фон Неймана
- •Контрольные вопросы
- •Архитектуры вычислительных систем Архитектура с фиксированным набором устройств (закрытая архитектура).
- •Контрольные вопросы
- •Основные функциональные узлы современных компьютеров Центральный процессор.
- •Подсистема памяти
- •Оперативная память.
- •Внешние запоминающие устройства
- •Оптические диски
- •Флэш-память
- •Материнская плата
- •Видеоадаптер (видеокарта)
- •Контрольные вопросы
I поколение цифровых эвм – электронные лампы.
Первая работающая ЭВМна основе электронных ламп «ENIAC» была создана в Пенсильванском университете под руководством Д. Маучли и Д. Эккерта в период с 1943 по 1946 гг. Новая машина имела «впечатляющие» параметры: 18000 электронных ламп, площадь 90 × 15 м2, весила 30 т и потребляла 150 кВт. ENIAC работала с тактовой частотой 100 кГц и выполняла сложение за 0,2 мс, а умножение — за 2,8 мс, что было на три порядка быстрее, чем это могли делать релейные машины. По своей структуре ЭВМ ENIAC напоминала механические вычислительные машины.
Следующим важным этапом развития ЭВМ стала работа американского математика, члена Национальной АН США и американской академии искусств и наук Джона фон Неймана (1903—1957). Предложенные им идеи известны и применяются до сих пор и получили название «Принципов фон Неймана» и «Архитектуры фон Неймане» (будут рассмотрены далее).
Первая ЭВМ, созданная и работающая по идеям фон Неймана,«Марк-1», была создана в Манчестерском иКембриджскомуниверситетахв 1948 г.
Вскоре были построены ещё машины EDSAC (1949),EDVAC (1950 г.), BINAC и SEAC.
В ноябре месяце того же года в Киевской лаборатории моделирования и вычислительной техники Института электротехники АН УССР под руководством академика С. А. Лебедева была создана первая советская ЭВМ — МЭСМ. МЭСМ была принципиально новой машиной, так как профессор Лебедев применил принцип параллельной обработки слов.
II поколение цифровых эвм - транзисторы.
Полупроводниковые приборы — транзисторы были изобретены в 1948 г. Они отличались от электронных ламп малыми размерами, низким напряжением питания и малой потребляемой мощностью.
Новая элементная база для компьютеров на основе транзисторов произвела революцию и в производстве компьютеров. Значительное уменьшение габаритов, снижение потребляемой мощности и стоимости позволило создавать архитектуры компьютера с большими функциональными возможностями, резко повысить быстродействие компьютеров до сотен тысяч и даже миллионов операций в секунду. Увеличение производительности обеспечивалось как за счет более высокой скорости работы транзисторов по сравнению с электронными лампами, так и путем введения в состав вычислительной машины нескольких обрабатывающих устройств, работающих параллельно. Площадь, требуемая для размещения компьютера, снизилась до нескольких квадратных метров, предпринимались попытки изготавливать и настольные варианты. Снижение стоимости увеличило число потенциальных пользователей компьютеров. Появились крупные фирмы по производству компьютеров широкого назначения*InternationalBusinessMachines (IBM), ControlDataCorporation (CDC),DigitalEquipmentCorporation (DEC) и др. Следует отметить компьютер PDP-8 фирмы DEC — первого мини- компьютера с общей шиной, оказавшего большое влияние на развитие архитектур персональных компьютеров.
III поколение цифровых эвм–интегральные схемы.
Полупроводниковые элементы и другие электронные компоненты выпускались электронной промышленностью в виде отдельных элементов. Так, полупроводниковый кристалл, на котором размещался транзистор, заключался в специальный металлический или пластмассовый корпус. Требование уменьшения габаритов электронных устройств привело к тому, что сначала полупроводниковые приборы стали производиться в бескорпусном исполнении, а затем в 1958 г. была предпринята попытка разместить в одном полупроводниковом кристалле все компоненты одного функционального узла. Так появились интегральные схемы (ИС), которые позволили резко уменьшить размеры полупроводниковых схем и снизить потребляемую мощность.
