2. Общие принципы организации и работы компьютеров. Технические средства реализации информационного процесса.

В первой главе мы подробно рассмотрели понятие инфрмации, ее роль в жизни современного общества, указали, что информационные ресурсы необычайно велики и продолжают быстро расти, человеческих возможностей для работы с ними не хватает. В истории человечества всякий раз, когда человеку не хватает каких-то возможностей на помощь привлекаются искусственно созданные устройства. Для обработки информации в помощь человеку были созданы устройства, называемые вычислительными машинами. Там же в первой главе показали, что отрицание, конъюнкцию, дизъюнкцию и сохранение двоичных кодов, представленных токовыми сигналами, может осуществить электронное устройство, что открывает приципиальную возможность создания, устройств способных выполнять обработку двоичных данных по программе.

В настоящей главе мы рассмотрим основные принципы организации и работы вычислительной техники, современные аритектуры СВТ, отдельные типы устройств, входящих в состав СВТ, словом все что объединяет в себе понятие аппаратное обеспечение.

Попутно заметим, что существует два основных класса компьютеров:

- цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов;

- аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Далее под словом компьютер будем понимать только цифровой.

2.1. Идеи предшествовавшие соданию компьютеров.

Современная вычислительная (компьютерная, а на сегодняшний день точнее информационно-коммуникационная) техника, несмотря на молодость, имеет довольноно длительную предисторию. Это всевозможные механические устроиства, электромеханические, устройства на релейной автоматике, наконец, электронные устройства. Ретроспективный обзор истории развития информационной техники будет дан позднее, пока остановимся на ключевых вехах развития научной и практической мысли приведщих к созданию компьютеров.

• 1804 год. Француз Жозеф Жаккар сконструировал приспособление к ткацкому станку, работу которого можно было программировать с помощью специальных карт.

• 1822 год. Английский математик Чарлз Бэббидж выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Бэббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе.

• 1847 год. Английский математик Джордж Буль опубликовал работу "Математический анализ логики". Так появился новый раздел математики. Его назвали Булева алгебра.

• 1904 год. Английский физик Джон Амброз Флеминг (1849-1945), изучая "эффект Эдисона", создает диод.

• 1907 год. Американский инженер Ли де Форест создает триод.

• 1918 год. в России Бонч-Бруевичем был изобретен триггер.

• 1936 год. Американский математик Алан Тьюринг (статья "О вычислительных числах") и независимо от него американский математик и логик Э.Пост выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины.

• 1936 год, Конрадом Цузе (1910–1995) - первый релейный компьютер. В нем уже применялось двоичное кодирование, но в первых версиях в качестве памяти использовались не реле, а механические приспособления. Программы для своих компьютеров Цузе записывал на 35-мм кинопленке, пробивая в ней отверстия.

• 1937 год. Гарвардский математик Говард Эйкен (Howard Aiken) предложил проект создания большой счетной машины. Спонсировал работу президент компании IBM Томас Уотсон (Tomas Watson), который вложил в нее 500 тыс.$. Проектирование Mark-1 началось в 1939 году, строило этот компьютер нью-йоркское предприятие IBM. Компьютер содержал около 750 тыс. деталей, 3304 реле и более 800 км проводов. Марк I является одним из первых действующих компьютеров с программным управлением

• 1946 год. США состоялась демонстрация работы ENIAC— электронный цифровой интегратор и компьютер — первого успешно функционировавшего электронного цифрового компьютера. Джон фон Нейман на основе критического анализа конструкции ENIAC предложил ряд новых идей организации ЭВМ, в том числе концепцию хранимой программы, т.е. хранения программы в запоминающем устройстве. В результате реализации идей фон Неймана была создана архитектура ЭВМ, во многих чертах сохранившаяся до настоящего времени.