1. История развития эвм. Системы счисления. 1.1. История развития эвм.

Первые механические вычислительные устройства, счеты, появились еще в античном мире. За 1000 лет до нашей эры появились счеты в Китае и Японии, счеты имели форму бус, укрепленных на специальной раме. Бусы назывались калькулями [1].

Следующим этапом развития вычислительных устройств является создание Б.Паскалем в 1647 г. арифметической машины, которая использовала принцип колес от 0 до 9. В 1966 г. С.Морланд создал суммирующее и вычитающее устройство, а в 1673 г. был изготовлен калькулятор Морланда с умножением чисел.

Лейбниц реализовал вычислительное устройство для умножения и деления чисел.

Отцом вычислительной техники считается Ч.Бэббедж. Он в 1821 г. создал специализированные машины для вычисления разностей между числами, а в начале 30-х годов 19-го века приступил к созданию универсальной вычислительной машины, так как понимал ограниченность разностных машин.

Он первым пришел к заключению, что компьютер должен иметь 5 основных блоков: - устройство ввода числовой информации (ими были вначале перфокарты Жакара для ткацких станков); - память для хранения чисел и программ (перфокарта);

- арифметическое устройство; - устройство управления для контроля над ходом выполнения программы; - устройство вывода результатов.

В 1890 г. американский ученый Г.Холерит изобрел устройство для анализа результатов переписи населения США, которое было основано на использовании перфокарт с отверстиями, через которые замыкался контакт. На основе реализации данного изобретения в дальнейшем образовалась известная фирма IBM (International Business Machines).

К началу 40-х годов прошлого века стало возможным использовать в качестве элементов схем цифровых машин электролампы и дальнейшее развитие вычислительной техники пошло в направлении использования усилительных элементов, работающих в ключевом режиме с двумя состояниями "да" и "нет".

Развитие средств вычислительной техники развивалось одновременно в нескольких странах. В США, Великобритании, Германии.

В Германии в 1935 г. К.Цузе создает ЭВМ Z1 и патентует ее. В 1941 г. он создает ЭВМ Z3 – двоичный программируемый компьютер, в 1945 г. – первый язык программирования высокого уровня. В дальнейшем его компания влилась в компанию Сименс.

В США в 1943 г. в Гарварде была создана ЭВМ MARK-1, в Великобритании – Colossus-1 – для расшифровки сообщений немецких передатчиков.

Разработка вычислительной техники была стимулирована поставленными задачами науки и техники, которые начали требовать значительного объема расчетных операций, причем их необходимо было выполнять быстро.

Эти задачи были связаны с решением задач управления, а именно управления огнем зенитной артиллерии, расшифровкой радиограмм. В это же время начала зарождаться наука об управлении живыми и неживыми объектами – кибернетика.

Отцом кибернетики считается американский ученый Норберт Винер. Он вместе с мексиканским профессором медицины проанализировал патологии поведения человека при различным заболеваниях нервной системы и сформулировал понятие обратной связи, которое является основополагающим в теории управления.

В 1946 г. Дж.Макли и Дж.Эккерт (Пенсильванский университет) создали ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) – для быстрого вычисления баллистических таблиц для орудий и ракет. Она состояла из 18000 ламп, объем памяти – 20 десятиразрядных чисел, потребление энергии – 150 кВт.

В 1945 г. Дж.фон Нейман приступил к проектированию машины EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). В проекте этой ЭВМ была реализована концепция управляющей программы, хранимой в памяти машин, а также идея, что с командами можно обращаться так же, как и с информацией, то в этом случае программа может модифицироваться сама в ходе ее исполнения.

В 1947 г. в Кембридже была создана ЭВМ EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer). Для нее была создана операционная система.

В 1958 г. появились промышленные образцы транзисторов, которые заменили лампы, что позволило значительно уменьшить габариты вычислительных машин, сократить энергопотребление, повысить их быстродействие. Это привело к созданию машин второго поколения.

В 1965 г. были выпущены интегральные схемы, которые заменили отдельные компоненты ЭВМ, что привело к дальнейшему сокращению габаритов и энергопотребления. Повысилась надежность работы машин, которые были уже машинами третьего поколения. Эти ЭВМ стали применяться для решения задач управления технологическими процессами.

В 1959 г. разработчики фирмы Datapoint (США) разработали первый микропроцессор и предложили фирме Intel реализовать его. Но характеристики этого процессора по быстродействию оказались хуже, чем ожидалось, и фирма Datapoint отказалась от продолжения дальнейших исследований. Фирма Intel тем не менее продолжила исследования, так как уже понесла затраты на разработку, и добилась необходимых результатов. Появился первый микропроцессор Intel 8008 на мировом рынке.

В СССР первые отечественные ЭВМ были созданы под руководством академиков С.А.Лебедева, Ю.А.Базилевского и И.С.Брука. Это малые машины "Наири", "Мир" а также уникальная по быстродействию машина – БЭСМ-6.