Слайд 1Архитектура Вычислительных
Систем
Введение
Часть первая
Слайд 2Литература
Максимов, Н.В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем [Текст]: учебник для СПО
/Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: ФОРУМ: ИНФРА- М, 2011. -512 с.
Колесниченко, О.В. Аппаратные средства РС /О.В. Колесниченко, И.В. Шишигин, В.Г. Соломенчук. – 6-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 800 с.
Слайд 3Литература дополнительная
Степанов А.Н. Архитектура вычислительных систем и компьютерных систем. – СПб.:
ПИТЕР, 2007 - 509 с.: ил.
Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем и сетей: учебное пособие/ Т.П. Барановская [и др.]; – М.: Финансы и статистика, 2003. – 256 с.: ил.
Мураховский, В.И. Железо персонального компьютера. Практическое руководство/ В.И.Мураховский. – М.: «ДЕСС КОМ», 2011.– 656 с., ил.
Колдаев, В.Д. Архитектура ЭВМ: учеб.пособие/ В.Д. Колдаев, С.А. Лупин. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009.
Архитектура ЭВМ[Электронный ресурс]: набор курсов для вузов . – М.: Новый диск: ИНТУИТ, 2007. – 1 электрон.опт. диск (CD-ROM); зв., цв.
Слайд 4Немного истории
Основные события в истории развития вычислительных методов, приборов, автоматов и
машин
Слайд 5Блез Паскаль (1623 – 1662 гг.)
Французский математик, механик, физик, литератор и
философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики.
Слайд 6Блез Паскаль (1623 – 1662 гг.)
В 1642 г. Блез Паскаль начал
работу над механической суммирующей машиной (≪паскалиной≫), которая позволяла складывать числа в десятичной системе счисления. В этой машине цифры шестизначного числа задавались путем соответствующих поворотов дисков (колесиков) с цифровыми делениями, результат операции можно было прочитать в шести окошках - по одному на каждую цифру. Другие операции выполнялись с помощью довольно неудобной процедуры повторных сложений, и в этом заключался основной недостаток ≪паскалины≫ Всего 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.
Слайд 8Вильгельм Лейбниц (1646 - 1716)
Саксонский философ, логик, математик, механик, физик, юрист,
историк, дипломат, изобретатель и языковед.
Основатель и первый президент Берлинской Академии наук, иностранный член Французской Академии наук.
Слайд 9В 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.
Вильгельм Лейбниц (1646 - 1716)
Слайд 10Механический калькулятор Лейбница
Слайд 11Чарльз Бэббидж (1791-1871)
Изобретатель первой аналитической вычислительной машины. Иностранный член-корреспондент Императорской академии
наук в Санкт-Петербурге (1832). Труды по теории функций, механизации счёта в экономике.
В 1833 году разработал проект универсальной цифровой вычислительной машины — прообраза современной ЭВМ.
Слайд 13Графиня Огаста Ада Лавлейс, дочь поэта Байрона, совместно с Ч. Бэббиджем
работала над созданием программ для его счетных. 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 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)
Огаста Ада Байрон (графиня Лавлейс) (1815-1852)
Слайд 14Ада Лавлейс (Байрон)
(1815 – 1852)
Ада была единственным законнорожденным ребёнком английского
поэта Джорджа Гордона Байрона.
В одном из своих комментариев Ада описывает алгоритм вычисления чисел Бернулли на аналитической машине. Было признано, что это первая программа, специально реализованная для воспроизведения на компьютере, и по этой причине Ада Лавлейс считается первым программистом. Более того, в своих записях она предрекала, что, подобно тому, как Жаккардов ткацкий станок может ткать цветы и листья, аналитическая машина способна создавать алгебраические формулы, а в перспективе — писать музыку, рисовать картины — и укажет «науке такие пути, какие нам и не снились».
Слайд 15Джордж Буль
(1815 – 1864)
Английский математик и логик. Профессор математики Королевского
колледжа Корка. Один из основателей математической логики.
Слайд 16Алан Тьюринг
(1912-1954)
Английский математик, дал математическое определение алгоритма через построение, названное машиной
Тьюринга. В период Второй мировой войны немцы использовали аппарат ≪Enigma≫ для шифровки сообщений Без ключа и схемы коммутации (немцы их меняли три раза в день) расшифровать сообщение было невозможно С целью раскрытия секрета британская разведка собрала группу блестящих и несколько эксцентричных ученых. Среди них был математик Алан Тьюринг В конце 1943 г группа сумела построить мощную машину (вместо электромеханических реле в ней применялись около 2000 электронных вакуумных ламп). Машину назвали ≪Колосс≫. Перехваченные сообщения кодировались, наносились на перфоленту и вводились в память машины Лента вводилась посредством фотоэлектрического считывающего устройства со скоростью 5000 символов в секунду Машина имела пять таких считывающих устройств.
Слайд 18Джон Мочли (1907-1980) и Преспер Экерт (род в 1919).
Первой ЭВМ считается
машина ЭНИАК (ENIAC, Electronic Numeral Integrator and Computer - электронный цифровой интегратор и вычислитель). Ее авторы работали над ней с 1943 по 1945 гг. 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 вычислений и подготовило почву для появления современных языков
программирования.
Слайд 20Джон фон Нейман (1903-1957)
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, (по соображениям секретности работы в этой области не публиковались).
С этого момента компьютер был признан объектом,
представлявшим научный интерес.
Слайд 21Сергей Алексеевич Лебедев (1902-1974)
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).
25 декабря 1951 г. МЭСМ была принята в эксплуатацию. Это была первая в СССР быстродействующая электронная цифровая
машина.
Когда БЭСМ была готова (1953 г.), она ничуть не уступала новейшим американским образцам.
Слайд 22АВМ — 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.
Слайд 23АВМ
В 1936 в СССР под руководством Исаака Брука были построены механический
интегратор электрический расчётный стол для определения стационарных режимов энергетических систем.
Работы, проведённые под руководством Гутенмахера (1945-46), привели к созданию первых электронных аналоговых машин с повторением решения.
В 1949 в СССР под руководством В. Б. Ушакова, Трапезникова, Котельникова, С. А. Лебедева был построен ряд АВМ на постоянном токе. Эти работы положили начало развитию современной аналоговой вычислительной техники в СССР.
Слайд 25IBM/360 или ЕС 1045
Computer Installation System/360 (фирменное наименование — «Вычислительная установка
системы 360», в дальнейшем известная как просто IBM/360).
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.
Слайд 27IBM 360
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, длина 720 м);
и менее (обычно 360 и 180 м), плотность записи от 256 байт на дюйм (обычная) и обычная в 2— 8 раз (повышенная). Соответственно
рабочая емкость накопителя определялась размером катушки и плотностью записи и достигала 160 Мбайт на бобину ;
Слайд 28IBM 360
• устройства печати — построчные печатающие устройства барабанного типа с
фиксированным (обычно 64 или 128 знаков) с 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, 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).
Слайд 29ALTAIR (1974 г.)
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)
?
?
Слайд 30ALTAIR (1974 г.)
Но что же представлял собой Altair 8800 с технической
точки зрения?
Современный пользователь, увидев его, в жизни бы не догадался, что перед ним именно ПК. Машина не имела ни клавиатуры, ни экрана.
Пользователи вводили программы и данные для них в двоичной форме, щелкая набором маленьких ключей, которые могли занимать два положения – вверх и вниз; результаты считывали также в двоичных кодах – по светящимся лампочкам.
Altair имел очень небольшую оперативную память – всего 256 байт. Однако во многом его успех был обеспечен применением передового на тот день процессора i8080.
По заверениям Intel, этот процессор обеспечивал десятикратный прирост производительности по сравнению с микропроцессором Intel 8008. Процессор выпускался по новейшей тогда 6-микронной NMOS-технологии, что позволило разместить на кристалле 6000 транзисторов. Тактовая частота – 2 МГц (позже 2,5 и 3 МГц).
Слайд 32Apple 1
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»