АЦВМ и принципы Бэббиджа
✔Первая действующая вычислительная машина была построена в 1642 г. французским ученым Блезом Паскалем.
✔Спустя 250 лет появился первое практически полезное и широко используемое устройство – арифмометр, который прослужил человечеству почти 70 лет.
✔Арифмометр и его ближайший родственник – калькулятор – являются цифровыми вычислительными машинами (ЦВМ), но не являются автоматическими цифровыми вычислительными машинами (АЦВМ). Принципы, согласно которым работает АЦВМ, были высказаны в 1822 г. английским математиком Бэббиджем, и они настолько фундаментальны, что им подчиняются все автоматические вычислительные устройства вплоть до сегодняшнего дня.
Принципы работы АЦВМ заключаются в следующем:
- Автоматическое выполнение операций.
Для выполнения расчетов важно не только то, как быстро выполняется отдельная арифметическая операция, но и то, чтобы между ними не было временных зазоров, требующих непосредственного человеческого вмешательства. Большинство современных калькуляторов не удовлетворяют этому требованию, хотя каждое доступное им действие выполняют очень быстро.
- Работа по вводимой по ходу программе.
Для автоматического (и быстрого) выполнения операций программа должна вводиться в исполнительное устройство со скоростью, соизмеримой со скоростью выполнения операций.
- Необходимость специального устройства – памяти – для хранения данных.
Эти идеи было невозможно реализовать на основе механической техники, и впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине XX века. Это были механические конструкции, снабженные электрическими реле. Первая релейная машина – «MARK-I» – была создана в США в 1944 г., и эту дату принято считать датой рождения компьютеров.
Огромный вклад в теорию развития ЭВМ на начальном этапе внес американский математик Джон фон Нейман. Он сформулировал принципы, совокупность которых породила классическую (фон-Неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой была построена в 1949 году в Великобритании (EDSAC).
Поколения ЭВМ
Разделение ЭВМ по признакам весьма относительно.
✔Первые ЭВМ были штучными изделиями, на которых отрабатывались основные принципы, и их не относят к какому-либо поколению. Нет единодушия и при определении признаков пятого (будущего) поколения. ✔В середине 80-х годов XX века считалось, что основной признак пятого поколения – полновесная реализация принципов искусственного интеллекта. Эта задача оказалась значительно сложнее, чем виделось в то время, и многие специалисты снижают планку требований к этому этапу (а некоторые даже считают, что он уже состоялся). В то же время среди машин четвертого поколения разница чрезвычайно велика, поэтому их подразделяют на две категории – А и Б.
Чем младше поколение, тем отчетливее классификационные признаки. ЭВМ первых трех поколений сегодня – в лучшем случае музейные экспонаты. Непосредственно пользователя к машинам первых трех поколений не пускали – их обслуживали специальные инженеры, системные программисты и операторы, а пользователь передавал им колоду перфокарт или рулон перфоленты с программой и входными данными задачи. В машинах первых двух поколений доминировал монопольный режим работы, в третьем поколении добавился более выгодный экономически и удобный для пользователей режим работы через выносные терминалы с разделением времени.
Начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам вычислительных возможностей, размеров и стоимости.
✔Переход к машинам третьего поколения стал возможен с появлением интегральных технологий в электронике. На одной плате (интегральной схеме – ИС) без пайки «выращивались» сложные схемы, содержащие десятки транзисторов и резисторов.
✔В третьем поколении ЭВМ появились крупные унифицированные серии машин, родственных по архитектуре и программному обеспечению. Для таких серий разрабатывалось единое программное обеспечение, и некоторые узлы внутри разных машин одной серии были взаимозаменяемы. Например, в США было популярное семейство больших и средних машин IBM 360/370, в СССР – ЕС ЭВМ (единая серия ЭВМ), СМ ЭВМ (система малых ЭВМ) и «Электроника» (серия мини-ЭВМ).
