Персоналии

История развития вычислительной техники

Обработка дискретной информации с помощью вычислительных машин (ВМ) включает ВВОД, ХРАНЕНИЕ, ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И ВЫВОД ДАННЫХ.

Обработка информации

Лекция 3

Назначение вычислительной техники – обработка информации.

Основной функцией ВМ является преобразование данных, дополнительной - хранение, вспомогательными функциями являются ввод и вывод.

В дальнейшем, под вычислительными машинами мы будем понимать электронные вычислительные машины - ЭВМ.

Любое функционирование ЭВМ происходит под управлением программ в машинных кодах, воздействующих на основной элемент ЭВМ - процессор. Поэтому в составе вычислительных средств выделяют две части: аппаратные средства (HARDWARE) и программное обеспечение (SOFTWARE).

Программа в машинных кодах - последовательность машинных команд, выполняющих обработку данных в соответствии с требуемым алгоритмом. Машинные команды - это фиксированный набор дискретных двухуровневых электрических сигналов, подаваемых на вход процессора, на которые последний реагирует известным однозначным способом. Хотя эти команды не являются какими-то словами или числами, их можно изобразить (для человека!) с помощью двух символов, в качестве которых обычно выбирают "0" и "1", т.е. команды записываются в двоичной кодировке. Правда, если длина машинных кодов кратна 4, при записи используют шестнадцатеричную систему (как более компактную).

То, что машинные команды используют двухуровневые электрические сигналы, не является, строго говоря, обязательным. Это связано с двумя причинами: во-первых, устройства с 2 устойчивыми состояниями проще по конструкции, чем с 3-мя или более, во-вторых, правила двоичной арифметики самые простые, а логика разработана вообще только двоичная (на основе понятий "истина" и "ложь").

История развития ВТ как средств автоматизированной обработки данных может делиться на "древнюю" - до создания ЭВМ и "современную".

В "древней" истории можно выделить три принципиальных шага: во-первых создание вычислительных механических аппаратов - арифмометров, во-вторых принцип программного управления работой вычислительного механизма и в-третьих рассмотрение программы как информации, равноправной с данными и располагающейся в той же памяти вычислительной машины, что и обрабатываемые данные.

"Современную" историю обычно рассматривают в плане смены поколений ЭВМ.

Наиболее известными изобретателями арифмометров являются такие ученые XVII века, как французский механик и математик Блез Паскаль(1623-1662) и немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716). Первую суммирующую машину сконструировал в 1641 году французский философ и математик Блез Паскаль. В 1673 г. Лейбниц изобрел механизм с зубчатыми колесами для механического выполнения четырех арифметических действий. В XIX русский ученый Чебышев разработал счетную машину для сложения и вычитания многозначных чисел. В это же время появился первый арифмометр петербургского инженера Однера для выполнения четырех арифметических действий. В 30-е годы XIX века в России разрабатывается арифмометр «Феликс», который использовался для расчетов несколько десятилетий.

Идеи программирования впервые высказал английский математик XIX века Чарлз Бэббидж (1792-1871). Бэббиджа считают «отцом вычислительных машин», им был разработан проект первой универсальной вычислительной машины с программным управлением. Идеи Бэббиджа были развиты его ученицей Августой Адой Лавлейс (урожденной Байрон), которая составила первую программу для вычислительной машины, и называется с тех пор первым программистом.

В это же время (1854г.), английский математик-философ Джордж Буль разработал алгебру логики, впоследствии названную его именем, которая легла в основу теории строения современных ЭВМ.

Эра ЭВМ началась в 30-х годах с теоретических разработок математиков Тьюринга и Поста. Огромный вклад в разработку ЦВМ внесли Джон Фон Нейман, Голдстайн, Беркс, которые изложили основные принципы логической структуры, обосновали использование двоичной системы счисления и сформулировали два принципа работы: принцип программного управления с последовательным выполнением команд и принцип хранимой программы.

Отцом современных ЭВМ считается американский ученый Джон фон Нейман (1903-1957), предложивший размещать программу и данные в одной памяти. Он предложил архитектуру ЭВМ на базе принципа "управления потоком команд", причем одному потоку команд соответствует один поток данных, которые занимают подчиненное положение. Вплоть до настоящего времени "архитектура фон Неймана" реализуется в подавляющем большинстве ЭВМ.

В середине XX века в США и несколько позже в СССР появляются первые ЭВМ. В частности в США в Электрической школе Мура Пенсильванского университета в период 1943-1945 была спроектирована и построена первая ЭВМ с названием ЭНИАК. (ENIAC- Electronic Numerical Integrator and Calculator -авторы проекта - Дж. П. Эккерт и Дж. У. Моукли).

В СССР - в 1951г - МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина - автор - академик С.А.Лебедев).

Можно привести некоторые данные по первой ЭВМ (ЭНИАК). На ее создание было затрачено 1.5 года и около 0.5 млн. долларов, она весила 50 тонн, а запоминать одновременно могла только 20 чисел. Задачу, на решение которой требовалось раньше 12 часов, ЭНИАК решал за 30 секунд. Первоначально машина предназначалась для расчетов баллистики ракет, используемых во второй мировой войне, но ее создание было завершено после окончания войны.

В СССР развитием программного и технического обеспечения ЭВМ занимались такие ученые как В.М.Глушков, А.А.Дородницын, А.П.Ершов, Л.В.Канторович, М.В.Келдыш, М.А.Лаврентьев, С.Л.Соболев, А.Н.Тихонов.

Дата добавления: 2014-01-11