Принципы фон Неймана, положенные в основу работы компьютера. Вторая мировая война повлияла на развитие компьютерной техники в США

Вторая мировая война повлияла на развитие компьютерной техники в США. В 1944 году при поддержке фирмы IBM был сконструирован компьютер, названный «Марк I» (по площади он занимал примерно половину футбольного поля и включал более 600 километров кабеля.). «Марк I» управлялся с помощью программы, которая вводилась с перфоленты. Это дало возможность, меняя вводимую программу, решать широкий круг математических задач. Для выполнения одного вычисления требовалось 3-5 секунд. Эта ЭВМ использовалась, прежде всего, для выполнения баллистических расчетов.

В 1943 году американский ученый Джон Моушли со своим студентом Дж. Преспером Экертом начали конструировать электронный компьютер ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), в котором электромеханические реле были заменены на электронные вакуумные лампы. Это увеличило скорость работы ENIAC по сравнению с «Марк I» в 1000 раз. ENIAC стал прообразом современного компьютера:

- был основан на полностью цифровом принципе обработки информации;

- стал, действительно, универсальной вычислительной машиной, он использовался для расчета баллистических таблиц, для предсказания погоды, для расчетов в области атомной энергетики, аэродинамики и др.

- Важный шаг в развитии вычислительной техники связан с именем американского математика Джона фон Неймана. Ранние вычислительные машины могли выполнять поочередно только команды, поступающие извне. Хотя использование перфокарт позволяло упростить процесс ввода команд, тем не менее, часто процесс настройки вычислительной машины и ввода команд занимал больше времени, чем собственно решение поставленной задачи.

В 1945 году Джон фон Нейман подготовил отчет, в котором определил следующие основные принципы работы и элементы архитектуры компьютера

1. Компьютер состоит из процессора (центрального обрабатывающего устройства), памяти и внешних устройств.

2. Единственным источником активности (не считая стартового или аварийного вмешательства человека) в компьютере является процессор, который, в свою очередь, управляется программой, находящейся в памяти.

3. Память компьютера состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес. Каждая ячейка хранит команду программы или единицу обрабатываемой информации. Причем и команда, и информация имеют одинаковое представление.

4. В любой момент процессор выполняет одну команду программы, адрес которой находится в специальном регистре процессора – счетчике команд.

5. Обработка информации происходит только в регистрах процессора. Информация в процессор поступает из памяти или от внешнего устройства.

6. В каждой команде программы зашифрованы следующие предписания: из каких ячеек взять обрабатываемую информацию; какие операции совершить с этой информацией; в какие ячейки памяти направить результат; как изменить содержимое счетчика команд, чтобы знать, откуда взять следующую команду для выполнения.

7. Процессор исполняет программу команда за командой в соответствии с изменением содержимого счетчика команд до тех пор, пока не получит команду остановиться.

В дальнейшем архитектура фон Неймана незначительно изменялась и дополнялась, но исходные принципы управления работой компьютера с помощью хранящихся в памяти программ остались нетронутыми.

В 1951 году был создан первый компьютер, предназначенный для коммерческого использования, – ENIAC1 (универсальный автоматический компьютер), в котором были реализованы все принципы архитектуры фон Неймана.

Дата добавления: 2014-01-04