Поколения вычислительных средств

Первые проекты электронных вычислительных машин (ВМ) появились в конце 30-х — начале 40-х годов XX в. Технические предпо­сылки для этого уже были созданы, развивалась электроника и счет-но-аналитическая вычислительная техника. В 1904 г. был изобретен первый ламповый диод, а в 1906 г. — первый триод (соответственно двух- и трехэлектродная электронная лампа); в 1918 г. — электрон­ное реле (ламповый триггер). Триггерные схемы стали широко при­меняться в электронике для переключения и релейной коммутации.

Другой технической предпосылкой создания ЭВМ стало развитие электромеханической счетно-аналитической техники. Благодаря на­копленному опыту в области развития вычислительной техники в се­редине 30-х годов стало возможным создание программно-управ­ляемых вычислительных машин, а построение ВМ на электронных схемах открывало широкие перспективы, связанные с увеличением надежности и быстродействия.

ЭВМ появились, когда возникла острая необходимость в прове­дении трудоемких и точных расчетов. Уровень прогресса в таких об­ластях науки и техники, как, например, атомная энергетика, аэрокос­мические исследования, во многом зависел от возможности выполне­ния сложных расчетов, которые нельзя было осуществить в рамках электромеханических счетных машин. Требовался переход к вычис­лительным машинам, работающим с большей производительностью.

В истории развития ЭВМ выделяют пять этапов, соответствую­щих пяти поколениям ЭВМ.

Период машин первого поколения начинается с переходом к серийному производству ЭВМ в начале 50-х годов XX в. В них бы­ли реализованы основные принципы, предложенные Джоном фон-Нейманом.

1. Принцип хранимой программы. Машина имеет память, в кото­рой хранятся программа, данные и результаты промежуточных вычислений. Программа вводится в машину, так же как и данные, в виде двоичных кодов (а не штекерным методом, т.е. коммутацией прово­дов в определенной последовательности).

2. Адресный принцип. В команде указываются не сами числа, над которыми нужно выполнять арифметические действия, а адреса ячеек
памяти, где эти числа находятся.

3. Автоматизм. После ввода программы и данных машина работает автоматически, выполняя предписания программы без вмешательства человека. Дня этого машина запоминает адрес выполняемой команды, а каждая команда содержит указание об адресе следующей команды. Указание может быть одним из трех типов: неявным (перейти к команде, следующей по адресу за выполняемой), безусловным (перейти к команде по заданному адресу), условным (проверить заданное условие и в зависимости от его выполнения перейти к команде по тому или иному адресу).

4. Переадресация. Адреса ячеек памяти, указанные в команде, можно вычислять и преобразовывать как числа.

Структура ЭВМ, в которой реализованы принципы фон-Неймана, впоследствии получила название структуры «фон-Неймана» (или классической). Все дальнейшее развитие ЭВМ шло двумя путями: совершенствование структуры фон-Неймана и поиск новых структур.

Добавить комментарий