Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Архитектура ЭВМ и вычислительных систем

Вычислительные устройства и приборы, история вопроса

Рассмотрим вначале табл. 1.1, в которой приведены краткие сведения об истории развития вычислительных средств и методов в лицах, событиях и объектах («время — события — люди») [10-12].

Таблица 1.1. Основные события в истории развития вычислительных методов, приборов, автоматов и машин

Авторы и изделия

Джон Непер (1550—1617)

Вильгельм Шиккард (1592—1636)

Хронология и описание (комментарий)

Шотландец Джон Непер в 1614 г. опубликовал «Описание удивительных таблиц логарифмов». Он установил, что сумма логарифмов чисел а и Ь равна логарифму произведения этих чисел. Поэтому умножение удается свести к операции сложения. Им же был разработан инструмент перемножения чисел — «костяшки Непера», состоявший из набора сегментированных стерженьков, при перемещении которых при сложении чисел в прилегающих друг к другу по горизонтали сегментах получали результат их умножения. «Костяшки Непера» вскоре были вытеснены логарифмической линейкой (Р. Биссакар, конец 1620 г.) и другими вычислительными устройствами (в основном механического типа)

Считалось, что первую механическую счетную машину изобрел великий французский математик и физик Б. Паскаль в 1642 г. Однако в 1957 г. Ф. Гаммер (ФРГ, директор Кеплеров-ского научного центра) обнаружил доказательства создания Вильгельмом Шиккардом механической вычислительной машины приблизительно за два десятилетия до изобретения Паскаля. Он назвал ее «часы для счета». Машина предназначалась для выполнения четырех арифметических действий и состояла из частей: суммирующего устройства; множительного устройства; механизма для промежуточных результатов. Суммирующее устройство состояло из зубчатых передач и представляло простейшую форму арифмометра. Предложенная схема механического счета считается классической

Хронология и описание (комментарий)

Однако эту простую и эффективную схему пришлось изобретать заново, так как сведения о машине Шиккарда не стали всеобщим достоянием

Блэз Паскаль (1623 —1662)

Машина Б. Паскаля

В 1642 г., когда Паскалю было 19 лет, была изготовлена первая действующая модель суммирующей машины. Через несколько лет Блэз Паскаль создал механическую суммирующую машину («паскалина»), которая позволяла складывать числа в десятичной системе счисления. В этой машине цифры шестизначного числа задавались путем соответствующих поворотов дисков (колес) с цифровыми делениями, а результат операции можно было прочитать в шести окошках — по одному на каждую цифру. Диск единиц был связан с диском десятков, диск десятков — с диском сотен и т. д. Другие операции выполнялись с помощью довольно неудобной процедуры повторных сложений, и в этом заключался основной недостаток «паскали-ны». Приблизительно за десятилетие он построил более 50 различных вариантов машины. Изобретенный Паскалем принцип связанных колес явился основой, на которой строилось большинство вычислительных устройств на протяжении следующих трех столетий

Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716)

Жозеф-Мари Жаккар (1775—1834)

В 1672 г., находясь в Париже, Лейбниц познакомился с голландским математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом. Видя, как много вычислений приходится делать астроному, Лейбниц решил изобрести механическое устройство для расчетов. В 1673 г. он завершил создание механического калькулятора. Развив идеи Паскаля, Лейбниц использовал операцию сдвига для поразрядного умножения чисел. Сложение производилось на нем по существу так же, как и на «паскалине», однако Лейбниц включил в конструкцию движущуюся часть (прообраз подвижной каретки будущих настольных калькуляторов) и ручку, с помощью которой можно было крутить ступенчатое колесо или — в последующих вариантах машины — цилиндры, расположенные внутри аппарата

Развитие вычислительных устройств связано с появлением перфорационных карт и их применением. Появление же перфорационных карт связано с ткацким производством. В 1804 г. инженер Жозеф-Мари Жаккар построил полностью автоматизированный станок (станок Жаккара), способный воспроизводить сложнейшие узоры. Работа станка программировалась с помощью колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока. Переход к новому рисунку происходил заменой колоды перфокарт

Чарльз Бэббидж (1791—1871)

Аналитическая машина Ч. Бэббиджа

Огаста Ада Байрон (графиня Лавлейс) (1815—1852)

Он обнаружил погрешности в таблицах логарифмов Непера, которыми широко пользовались при вычислениях астрономы, математики, штурманы дальнего плавания. В1821 г. приступил к разработке своей вычислительной машины, которая помогла бы выполнить более точные вычисления. В 1822 г. была построена разностная машина (пробная модель), способная рассчитывать и печатать большие математические таблицы. Это было очень сложное, большое устройство и предназначалось для автоматического вычисления логарифмов. Работа модели основывалась на принципе, известном в математике как «метод конечных разностей»: при вычислении многочленов используется только операция сложения и не выполняется умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. В последующем он пришел к идее создания более мощной — аналитической машины. Она не просто должна была решать математические задачи определенного типа, а выполнять разнообразные вычислительные операции в соответствии с инструкциями, задаваемыми оператором. По замыслу это был первый универсальный программируемый компьютер. Аналитическая машина в своем составе должна была иметь такие компоненты, как «мельница» (арифметическое устройство по современной терминологии) и «склад» (память). Инструкции (команды) вводились в аналитическую машину с помощью перфокарт (использовалась идея программного управления Жаккара с помощью перфокарт). Шведский издатель, изобретатель и переводчик Пер Георг Шойц, воспользовавшись советами Бэббиджа, построил видоизмененный вариант этой машины. В 1855 г. машина Шойца была удостоена золотой медали на Всемирной выставке в Париже. В дальнейшем один из принципов, лежащих в основе идеи аналитической машины, — использование перфокарт — нашел воплощение в статистическом табуляторе, построенном американцем Германом Холлеритом (для ускорения обработки результатов переписи населения в США в 1890 г.)

Графиня Огаста Ада Лавлейс, дочь поэта Байрона, совместно с Ч. Бэббиджем работала над созданием программ для его счетных машин. Ее работы в этой области были опубликованы в 1843 г. Однако в то время считалось неприличным для женщины издавать свои сочинения под полным именем, и Лавлейс поставила на титуле только свои инициалы.

В материалах Бэббиджа и комментариях Лавлейс намечены такие понятия, как «подпрограмма» и «библиотека подпрограмм», «модификация команд» и «индексный регистр», которые стали употребляться только в 50-х гг. XX в. Сам термин «библиотека» был введен Бэббиджем, а термины «рабочая ячейка» и «цикл» предложила А. Лавлейс. «Можно с полным

Джордж Буль (1815—1864)

Хронология и описание (комментарий)

основанием сказать, что аналитическая машина точно так же плетет алгебраические узоры, как ткацкий станок Жаккара воспроизводит цветы и листья», — писала графиня Лавлейс. Она фактически была первой программисткой (в ее честь был назван язык программирования Ада)

В 1847 г. Буль написал статью «Математический анализ логики», а в 1854 г. развил свои идеи в работе под названием «Исследование законов мышления». Эти труды внесли революционные изменения в логику как науку. Дж. Буль изобрел своеобразную алгебру — систему обозначений и правил, применяемую ко всевозможным объектам — от чисел и букв до предложений (в дальнейшем, это раздел математической логики — булева алгебра).

Пользуясь этой системой, Буль мог закодировать высказывания (утверждения) с помощью своего языка, а затем манипулировать ими подобно тому, как в математике манипулируют обычными числами. Три основные операции системы — это И,

ИЛИ и НЕ

Пафнутий Львович Чебышев (1821—1894)

Им была разработана теория машин и механизмов, написан ряд работ, посвященных синтезу шарнирных механизмов. Среди многочисленных изобретенных им механизмов имеется несколько моделей арифмометров, первая из которых была сконструирована не позднее 1876 г. Арифмометр Чебышева для того времени был одной из самых оригинальных вычислительных машин. В своих конструкциях Чебышев предложил принцип непрерывной передачи десятков и автоматический переход каретки с разряда на разряд при умножении. Оба эти изобретения вошли в широкую практику в 30-е гг. XX в. в связи с применением электропривода и распространением полуавтоматических и автоматических клавишных вычислительных машин. С появлением этих и других изобретений стало возможно значительно увеличить скорость работы механических счетных устройств

Русский кораблестроитель, механик, математик, академик АН СССР. В 1904 г. он предложил конструкцию машины для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений.

В1912 г. такая машина была построена. Это была первая интегрирующая машина непрерывного действия, позволяющая решать дифференциальные уравнения до четвертого порядка

Алексей Николаевич Крылов (1863—1945)

Вильгодт Теофил Однер (1845—1905)

Арифмометр Однера

Хронология и описание (комментарий)

Выходец из Швеции Вильгодт Теофил Однер в 1869 г. приехал в Петербург. Некоторое время он работал на заводе «Русский дизель» на Выборгской стороне, на котором в 1874 г. был изготовлен первый образец его арифмометра. Созданные на базе ступенчатых валиков Лейбница, первые серийные арифмометры имели большие размеры в первую очередь потому, что на каждый разряд нужно было выделять отдельный валик. Однер вместо ступенчатых валиков применил более совершенные и компактные зубчатые колеса с меняющимся числом зубцов — (колеса Однера). В 1890 г. Однер получает патент на выпуск арифмометров и в этом же году было продано 500 арифмометров (очень большое количество по тем временам). Арифмометры в России назывались «Арифмометр Однера», «Оригинал-Од-нер», «Арифмометр системы Однер» и др. В России до 1917 г. было выпущено примерно 23 тыс. арифмометров Однера. После революции производство арифмометров было налажено на Сущевском механическом заводе им. Ф. Э. Дзержинского в Москве. С 1931 г. они стали называться арифмометры «Феликс». Далее в нашей стране были созданы модели арифмометров с клавишным вводом и электроприводом

Герман Холлерит (1860—1929)

I II !<'

I I •

Перфокарта Холлерита

После окончания Колумбийского университета поступает на работу в контору по переписи населения в Вашингтоне. В это время США приступили к исключительно трудоемкой (длившейся семь с половиной лет) ручной обработке данных, собранных в ходе переписи населения в 1880 г. К 1890 г. Холлерит завершил разработку системы табуляции на базе применения перфокарт. На каждой карте имелось 12 рядов, в каждом из которых можно было пробить по 20 отверстий, они соответствовали таким данным, как возраст, пол, место рождения, количество детей, семейное положение и прочим сведениям, включенным в вопросник переписи. Содержимое заполненных формуляров переносилось на карты путем соответствующего перфорирования. Перфокарты загружались в специальные устройства, соединенные с табуляционной машиной, где они нанизывались на ряды тонких игл, по одной игле на каждую из 240 перфорируемых позиций на карте. Когда игла попадала в отверстие, она замыкала контакт в соответствующей электрической цепи машины. Полный статистический анализ результатов занял два с половиной года (втрое быстрее по сравнению с предыдущей переписью). Впоследствии Холлерит организовал фирму «Computer Tabulating Recording» (CTR). Молодой коммивояжер этой компании Том Уотсон первым увидел потенциальную прибыльность продажи счетных машин на основе перфокарт американским бизнесменам. Позднее он возглавил компанию и в 1924 г. переименовал ее в IBM (International Business Machines)

Ванневар Буш (1890—1974)

Хронология и описание (комментарий)

В 1930 г. построил механическое вычислительное устройство дифференциальный анализатор. Это была машина, на которой можно было решать сложные дифференциальные уравнения. Однако она обладала многими серьезными недостатками, прежде всего, гигантскими размерами. Механический анализатор Буша представлял собой сложную систему валиков, шестеренок и проволок, соединенных в серию больших блоков, которые занимали целую комнату. При постановке задачи машине оператор должен был вручную подбирать множество шестереночных передач. На это уходило обычно 2—3 дня.

Позднее В. Буш предложил прототип современного гипертекста — проект МЕМЕХ (МЕМогу ЕХ1епбоп — расширение памяти) как автоматизированное бюро, в котором человек хранил бы свои книги, записи, любую получаемую им информацию таким образом, чтобы в любой момент воспользоваться ею с максимальной быстротой и удобством. Фактически это должно было быть сложное устройство, снабженное клавиатурой и прозрачными экранами, на которые бы проецировались тексты и изображения, хранящиеся на микрофильмах. В МЕМЕХ устанавливались бы логические и ассоциативные связи между любыми двумя блоками информации. В идеале речь идет о громадной библиотеке, универсальной информационной базе

Атанасофф Джон Винсент (1903—1995)

Профессор физики, автор первого проекта цифровой вычислительной машины на основе двоичной, а не десятичной системы счисления. Простота двоичной системы счисления в сочетании с простотой физического представления двух символов (0,1) вместо десяти (0,1,..., 9) в электрических схемах компьютера перевешивала неудобства, связанные с необходимостью перевода из двоичной системы в десятичную и обратно. Кроме того, применение двоичной системы счисления способствовало уменьшению размеров вычислительной машины и снизила бы ее себестоимость.

В 1939 г. Атанасофф совместно с Клиффордом Берри построил модель устройства и стал искать финансовую помощь для продолжения работы. Машина Атанасоффа была практически готова в декабре 1941 г., но находилась в разобранном виде. В связи с началом Второй мировой войны все работы по реализации этого проекта были приостановлены. Лишь в 1973 г. приоритет Атанасоффа как автора первого проекта такой архитектуры вычислительной машины был подтвержден решением федерального суда США

Копия машины Atanasoff Berry Computer (АВС) в музее Университета шт. Айова

Говард Эйкен

«Марк-1»

Конрад Цузе (1910—1995)

Машина Z3

В 1937 г. Г. Эйкен выдвинул проект большой счетной машины и стал искать спонсоров, согласных ее профинансировать. Спонсором выступил Томас Уотсон, президент корпорации 1ВМ; его вклад в проект составил около 500 тыс. долларов США.

Проектирование новой машины «Марк-1», основанной на электромеханических реле, началось в 1939 г. в лабораториях Нью-йоркского филиала 1ВМ и продолжалось до 1944 г. Готовый компьютер содержал около 750 тыс. деталей и весил 35 т. Машина оперировала двоичными числами до 23 разрядов и перемножала два числа максимальной разрядности примерно за 4 с. Поскольку создание «Марк-1» длилось достаточно долго, пальма первенства досталась не ему, а релейному двоичному компьютеру 13 Конрада Цузе, построенному в 1941 г. Стоит отметить, что машина 13 была значительно меньше машины Эйкена и к тому же дешевле в производстве

В 1934 г., будучи студентом технического вуза (в Берлине), не имея ни малейшего представления о работах Ч. Бэббиджа, К. Цузе начал разрабатывать универсальную вычислительную машину, во многом подобную аналитической машине Бэббиджа. В 1938 г. он завершил постройку машины, занимавшую площадь 4 кв. м., названную Z1 (от Zuse). Это была полностью электромеханическая программируемая цифровая машина. Она имела клавиатуру для ввода условий задач. Результаты вычислений высвечивались на панели с множеством маленьких лампочек. Ее восстановленная версия хранится в музее Verker und Technik в Берлине. Именно Z1 считают в Германии первым в мире компьютером. Позднее Цузе стал кодировать инструкции для машины, пробивая отверстия в использованной 35-миллиметровой фотопленке. Машина, работавшая с перфорированной лентой, получила название 12. В 1941 г. Цузе построил программно-управляемую машину, основанную на двоичной системе счисления — Z3. Эта машина по многим своим характеристикам превосходила другие машины, построенные независимо и параллельно в иных странах. В 1942 г. Цузе совместно с австрийским инженером-электриком Хельмутом Шрайером предложил создать компьютер принципиально нового типа—на вакуумных электронных лампах. Эта машина должна была работать в тысячу раз быстрее, чем любая из машин, имевшихся в то время в Германии.

Алан Тьюринг (1912—1954)

Джон Мочли (1907—1980)

Хронология и описание (комментарий)

Говоря о потенциальных сферах применения быстродействующего компьютера, Цузе и Шрайер отмечали возможность его использования для расшифровки закодированных сообщений (такие разработки уже велись в различных странах)

Английский математик дал математическое определение алгоритма через построение, названное «машиной Тьюринга». Увы, совершенно невозможно привести здесь ее фотографию, как это мы сделали для других устройств, поскольку это сугубо теоретическое понятие!...

В современном научном обороте широко используется понятие «полнота по Тьюрингу», отражающее универсальную описательную способность алгоритмического языка.

В период Второй мировой войны разведчики и дипломаты фашистской Германии использовали аппарат «Enigma» для шифрования сообщений. Без знания ключа и схемы коммутации (их меняли 3 раза в день) расшифровать сообщение было невозможно. С целью раскрытия секрета британская разведка собрала группу блестящих и несколько эксцентричных ученых, среди которых был Алан Тьюринг.

В конце 1943 г. группа сумела построить мощную машину (вместо электромеханических реле в ней применялись около 2000 электронных вакуумных ламп), названную «Колосс». Перехваченные сообщения кодировались, наносились на перфоленту и вводились в машину посредством фотоэлектрического считывающего устройства со скоростью 5000 символов в секунду. Машина имела пять таких считывающих устройств. В процессе дешифрования машина сопоставляла зашифрованное сообщение с ранее вскрытыми кодами «Enigma».

О роли Тьюринга в работе группы можно судить по следующему высказыванию члена этой группы, математика И. Дж. Гуда: «Я не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу, но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли бы ее и проиграть»

Длительное время первой ЭВМ считалась машина ЭНИАК (ENIAC, Electronic Numerial Integrator and Computer — электронный цифровой интегратор и вычислитель). Ее разработали американские ученые Дж. Мочли и Преспер Экерт с 1943 по 1945 г. Она предназначалась для расчета траекторий полетов снарядов и представляла собой сложнейшее для середины XX в. инженерное сооружение длиной более 30 м, объемом 85 куб. м, массой 30 т. В ЭНИАКе были использованы 18 тыс. электронных ламп, 1500 реле, машина потребляла около 150 кВт. Далее возникла идея создания машины с программным обеспечением, хранимым в памяти машины, что изменило бы принципы организации

Преспер Экерт (1919—1995)

ЭНИАК

Джон фон Нейман (1903—1957)

вычислений и подготовило почву для появления современных языков программирования (ЭДВАК — Электронный Автоматический Вычислитель с дискретными переменными, EDVAC — Electronic Discret Variable Automatic Computer). Эта машина была создана в 1950 г. В более емкой внутренней памяти содержались и данные, и программа. Программы записывались электронным способом в специальных устройствах — линиях задержки.

Основным новшеством было то, что в ЭДВАКе данные кодировались не в десятичной системе, а в двоичной (сократилось количество используемых электронных ламп).

Дж. Мочли и П. Экерт после создания своей собственной компании задались целью создать универсальный компьютер для широкого коммерческого применения — ЮНИВАК (UNIVAC, Universal Automatic Computer — универсальный автоматический компьютер).

Примерно за год до того, как первый ЮНИВАК вступил в эксплуатацию в Бюро переписи населения в США, партнеры оказались в тяжелом финансовом положении и вынуждены были продать свою компанию фирме «Ремингтон Рэнд». Однако Юнивак не стал первым коммерческим компьютером. Им стала машина ЛЕО (LEO — Lyons' Electronic Office), которая применялась в Англии для расчета зарплаты работникам чайных магазинов (фирма «Лайонс»),

В 1973 г. федеральный суд США признал их авторские права на изобретение электронного цифрового компьютера недействительными, а идеи — заимствованными у Дж. Атана-соффа

Работая в группе Дж. Мочли и П. Экерта, фон Нейман подготовил отчет — «Предварительный доклад о машине ЭДВАК», в котором обобщил планы работы над машиной. Это была первая работа по цифровым электронным компьютерам, с которой познакомились определенные круги научной общественности (по соображениям секретности работы в этой области не публиковались). С этого момента компьютер был признан объектом, представлявшим научный интерес.

В своем докладе фон Нейман выделил и детально описал пять ключевых компонентов того, что ныне называют «архитектурой фон Неймана» современного компьютера.

В нашей стране независимо от фон Неймана были сформулированы более детальные и полные принципы построения электронных цифровых вычислительных машин (Сергей Алексеевич Лебедев)

Сергей Алексеевич Лебедев (1902—1974)

МЭСМ

ЭВМ БЭСМ-6

В 1946 г. С. А. Лебедев становится директором института электротехники и организует в его составе свою лабораторию моделирования и регулирования. В 1948 г. С. А. Лебедев ориентировал свою лабораторию на создание МЭСМ (Малая электронная счетная машина). МЭСМ была вначале задумана как модель (первая буква в аббревиатуре МЭСМ) Большой электронной счетной машины (БЭСМ). Однако в процессе ее создания стала очевидной целесообразность превращения ее в малую ЭВМ. Из-за засекреченности работ, проводимых в области вычислительной техники, соответствующих публикаций в открытой печати не было.

Основы построения ЭВМ, разработанные С. А. Лебедевым независимо от Дж. фон Неймана, заключаются в следующем:

  • 1) в состав ЭВМ должны входить устройства арифметики, памяти, ввода-вывода информации, управления;
  • 2) программа вычислений кодируется и хранится в памяти подобно числам;
  • 3) для кодирования чисел и команд следует использовать двоичную систему счисления:
  • 4) вычисления должны осуществляться автоматически на основе хранимой в памяти программы и операций над командами;
  • 5) помимо арифметических операций вводятся также логические — сравнения, условного и безусловного переходов, конъюнкция, дизъюнкция, отрицания;
  • 6) память строится по иерархическому принципу;
  • 7) для вычислений используются численные методы решения задач.
  • 25 декабря 1951 г. МЭСМ была принята в эксплуатацию. Это была первая в СССР быстродействующая электронная цифровая машина.

В 1948 г. создается Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) АН СССР, которому правительство поручило разработку новых средств вычислительной техники, и С. А. Лебедев приглашается заведовать лабораторией № 1 (1951 г). Когда БЭСМ была готова (1953 г.), она ничуть не уступала новейшим американским образцам.

С1953 г. до конца своей жизни С. А. Лебедев был директором ИТМ и ВТ АН СССР, избран действительным членом АН СССР и возглавил работы по созданию нескольких поколений ЭВМ.

В начале 60-х гг. создается первая ЭВМ из серии больших электронных счетных машин (БЭСМ) — БЭСМ-1. При создании БЭСМ-1 были применены оригинальные научные и конструкторские решения. Благодаря этому она была тогда самой производительной машиной в Европе (8—10 тысяч операций в секунду)

АВМ

Настольная ABM МН-7

МН-8 — первая в СССР прецизионная АВМ большой мощности

Хронология и описание (комментарий)

и одной из лучших в мире. Под руководством С. А. Лебедева были созданы и внедрены в производство еще две ламповые ЭВМ — БЭСМ-2 и М-20. В 60-х гг. были созданы полупроводниковые варианты М-20: М-220 и М-222, а также БЭСМ-ЗМ и БЭСМ-4.

При проектировании БЭСМ-6 впервые был применен метод предварительного имитационного моделирования (сдача в эксплуатацию была осуществлена в 1967 г.).

С. А. Лебедев одним из первых понял огромное значение совместной работы математиков и инженеров в создании вычислительных систем. По инициативе С. А. Лебедева все схемы БЭСМ-6 были записаны формулами булевой алгебры. Это открыло широкие возможности для автоматизации проектирования и подготовки монтажной и производственной документации

АВМ — аналоговые вычислительные машины (40-е — 70-е гг. XX в.) или ВМ непрерывного действия, обрабатывают информацию, представленную в виде непрерывного ряда значений.

Если говорить об отечественных АВМ, то в 1949—1950 гг. были созданы первые АВМ, называемые интеграторами постоянного тока — ИПТ-1—ИПТ-5. Они предназначались для решения линейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменными коэффициентами.

Разработанные в 1952—1953 гг. АВМ получают наименование «моделирующие установки постоянного тока» (МПТ). С 1954 г. АВМ получают название «моделирующие установки нелинейные» (МЫ). В течение 1954—1959 гг. разрабатываются следующие АВМ: МН-2, секционная АВМ для решения дифференциальных уравнений 6-го порядка; МН-7, настольная АВМ 6-го порядка.

В 1963 г. появилась МН-16, предназначенная для моделирования ракет и ракетных систем. В 1965 г. выпущены вычислительное устройство для авиационных тренажеров «Счет-22» и АВМ «Доза» для расчета дозных полей при лучевой терапии. В 1967—1968 гг. разработан «Сеграф-1» для исследования сетевых графиков и «Трансграф-1» для моделирования транспортных задач.

Эквивалентное быстродействие АВМ достигало десятков мегафлопс (миллионов операций с плавающей запятой в секунду), т. е. чтобы решать систему дифференциальных уравнений с подобной скоростью, ЦВМ должны были обладать именно таким быстродействием, до которого в те времена было еще очень далеко

IBM/360

ЕС 1045

Невозможно пропустить ключевой этап в развитии вычислительных средств и методов, связанный с деятельностью фирмы IBM. Исторически первые ЭВМ классической структуры и состава — Computer Installation System/360 (фирменное наименование — «Вычислительная установка системы 360», в дальнейшем известная как просто IBM/360) были выпущены в 1964 г., и с последующими модификациями (IBM/370, IBM/375) поставлялись вплоть до середины 80-х гг., когда под влиянием микроЭВМ (ПК) не начали постепенно сходить со сцены. ЭВМ данной серии послужили основой для разработки в СССР и странах-членах СЭВ так называемой Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ), которые в течение нескольких десятилетий являлись основой отечественной компьютеризации.

Машины включали следующие компоненты:

  • • центральный процессор (32-разрядный) с двухадресной системой команд;
  • • главную (оперативную) память (от 128 Кбайт до 2 Мбайт);
  • • накопители на магнитных дисках (НМД, МД) со сменными пакетами дисков (например, IBM-2314 — 7,25 Мбайт, IBM-2311 — 29 Мбайт, IBM 3330 — 100 Мбайт), аналогичные (иногда совместимые) устройства известны и для других из вышеупомянутых серий;
  • • накопители на магнитных лентах (НМЛ, МЛ) катушечного типа, ширина ленты 0,5 дюйма, длина от 2400 футов (720 м) и менее (обычно 360 и 180 м), плотность записи от 256 байт на дюйм (обычная) и большая в 2—8 раз (повышенная). Соответственно рабочая емкость накопителя определялась размером катушки и плотностью записи и достигала 160 Мбайт на бобину МЛ;
  • • устройства печати — построчные печатающие устройства барабанного типа с фиксированным (обычно 64 или 128 знаков) набором символов, включающих заглавную латиницу и кириллицу (либо заглавную и строчную латиницу) и стандартное множество служебных символов; вывод информации осуществлялся на бумажную ленту шириной 42 или 21 см со скоростью до 20 строк/с;
  • • терминальные устройства (видеотерминалы, а первоначально — электрические пишущие машинки), предназначенные для интерактивного взаимодействия с пользователем (IBM 3270, DEC VT-100 и пр.), подключаемые к системе для выполнения функций управления вычислительным процессом (консоль оператора — 1—2 шт. на ЭВМ) и интерактивной отладки программ и обработки данных (терминал пользователя — от 4 до 64 шт. на ЭВМ).

Продолжение табл. 1.1

Авторы и изделия

Хронология и описание (комментарий)

Перечисленные стандартные наборы устройств ЭВМ 60—80-х гг. и их характеристики приведены здесь как историческая справка для читателя, который может их самостоятельно оценить, сравнив с современными и известными ему данными.

Фирмой IBM была предложена в качестве оболочки ЭВМ IBM/360 первая функционально полноценная ОС — OS/360. Разработка и внедрение ОС позволили разграничить функции операторов, администраторов, программистов, пользователей, а также существенно (в десятки и сотни раз) повысить производительность ЭВМ и степень загрузки технических средств. Версии OS/360/370/375 — MFT (мультипрограммирование с фиксированным количеством задач), MVT (с переменным количеством задач), SVS (система с виртуальной памятью), SVM (система виртуальных машин) — последовательно сменяли друг друга и во многом определили современные представления о роли ОС

? 1 |^|||

Билл Гейтс и Пол Аллен

Альтаир

1974 г. Фирма Intel разработала первый универсальный 8-разрядный микропроцессор 8080 с 4500 транзисторами. Эдвард Робертс, молодой офицер ВВС США, инженер-электронщик, построил на базе процессора 8080 микрокомпьютер Альтаир, имевший огромный коммерческий успех, продававшийся по почте и широко использовавшийся для домашнего применения.

В 1975 г. Молодой программист Пол Аллен и студент Гарвардского университета Билл Гейтс реализовали для Альтаира язык Бейсик. Впоследствии они основали фирму Майкрософт (Microsoft)

Окончание табл. 1.1

Стивен Джобс и Стефан Возняк

В 1976 г. студенты Стив Возняк и Стив Джобс, устроив мастерскую в гараже, реализовали компьютер Apple-1, положив начало корпорации Apple.

В 1983 г. корпорация Apple Computers построила персональный компьютер Lisa — первый офисный компьютер, управляемый манипулятором «мышь»

Lisa

Теоретической основой организации и функционирования вычислительных машин и систем являются следующие дисциплины:

  • • элементы теории информации — измерение количества информации, пропускная способность каналов, «сигнал—шум», децибеллы, кодирование и сжатие—восстановление информации;
  • •элементы теории чисел и вычислительной математики — системы счисления, представление чисел в различных системах, операции над числами, точность представлений и результатов операций;
  • • элементы математической логики — логические выражения и переменные, операции над ними, эквивалентные преобразования выражений, схемные элементы, узлы и переключательные схемы ЭВМ, базирующиеся на подобных преобразованиях;
  • • элементы теории алгоритмов (алгорифмов, «по-научному») — циклические, ветвящиеся, итерационные процессы, их свойства (эффективная вычислимость), зависимость точности вычислений от их длительности и пр.;
  • •другие разделы прикладной математики — в частности, теория графов, топологические преобразования конфигураций сетей и пр.

Очевидно, что мы не можем в ограниченных рамках данного учебного пособия подробно осветить указанные вопросы, однако далее мы приводим краткое изложение основных положений некоторых из этих дисциплин.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы