Тема 2. Структура и архитектура пэвм

2.1. История развития вычислительной техники

Необходимость в вычислениях всегда была связана с практической деятельностью человека. Понятие «число» возникло задолго до появления письменности. Первым счетным инструментом были пальцы, затем – всевозможные камешки, косточки, палочки. Распространенное и понятное нам слово «калькуляция» ведет происхождение от счетных камешков римлян, по-латыни –«calculi».

Одними из первых средств счета были китайские счеты - суан-пан, римские счеты – абак. Русские счеты появились в XVI-XVII веке.

В VI веке нашей эры в Индии были придуманы цифры, с помощью которых можно было записать число в позиционной системе счисления.

Механические первоисточники

Вильгельм Шикард (Германия) в 1623 году изобрел автоматическое устройство на базе механических часов "Суммирующие часы" (по эскизу Леонардо да Винчи). Но вскоре машина сгорела во время пожара, а рукописи были утеряны.

В 1642 году Блез Паскаль (французский механик) изобрел машину из меди – механический калькулятор, выпускался серийно.

В 1671-1674 годах Вильгельм Лейбниц (немецкий математик) изобрел счетное устройство, которое выполняло 4 математических действия. Этот прибор называется арифмометром. Лейбниц считается первым основателем информатики.

В 1666 г. им была разработана двоичная система счисления, а в 1679 г. – принцип действия вычислительной машины для обработки двоичных чисел.

Лишь в 19 веке рост промышленности, транспорта, расширение деятельности банков сделали необходимым построение быстродействующих и надежных счетных машин. В 1820-22 г.г. Чарльз Бэббидж изобрел аналитическую машину, которая вычисляла многочлены второго порядка. Он реализовал принцип разделения информации на команды и данные. До конца своей жизни он работал над созданием универсальной вычислительной машины, но не смог завершить эту работу.

В 1804 г. ткацкие станки Жаккарда. Управлялись с перфорированных лент. С ним работала графиня Огаста Ада Лавлейс. Ей принадлежит идея управления с перфокарт прграммированием вычислительных операций.

Лишь в 1941 году Конрад Цузе разработал первый в мире электромеханический вычислительный аппарат Z3 с программным управлением.

Совокупность устройств, предназначенная для автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой.

Компьютер (ЭВМ) – это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения и обработки и транспортирования данных.

2. Классификация эвм

1. Классификация эвм по поколениям

ЭВМ 1-го поколения:

Начало 50-х годов. Основаны на электронных лампах.

В США была создана машина Princeton, которая до настоящего времени остается классической архитектурой всех вычислительных машин. В СССР первая ЭВМ была построена в Киеве под руководством академика Лебедева в 1950г. Она называлась МЭСМ.

ЭВМ на основе электронных ламп размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимали огромные площади (500м²), потребляли много электроэнергии, требовали сложной системы охлаждения. Операция суммирования – 0,2 сек.

ЭВМ 2-го поколения:

В середине 50^х гг. появляется второе поколение, толчком было появление транзистора. Триггеры, изготовленные на транзисторах, позволили увеличить быстродействие, уменьшить габариты, уменьшить количество потребляемой электроэнергии. Среди советских ЭВМ следует отметить БЭСМ-6, достигшую 1 млн. операций в секунду. По всем параметрам она опережала западные модели. В институте кибернетики АНУССР под руководством Глушкова В.М. была сконструирована машина МИР, которая стала прообразом ПК.

ЭВМ 3-го поколения:

Во 2^й половине 60^х гг. появляются машины третьего поколения. Они основаны на интегральных микросхемах. Толчком этому стала планарная технология, позволяющая на одном монокристалле располагать несколько транзисторов. (СМ, ЕС)

ЭВМ 4-го поколения:

Четвертое поколение – 70^е гг. основано на больших интегральных схемах (до 100 млн. операций в секунду) БИС содержит от 70000 до 450000 элементов. Длина слова от 8 до 32 разрядов.

ЭВМ 5-го поколения:

5^е поколение (с середины 80-х гг.) основано на сверхбольших интегральных схемах. На такой микросхеме помещаются десятки миллионов элементов. Внедрение компьютерных сетей и их объединение.