Раздел 2. Технические средства информатики

Глава 2. Общие сведения об ЭВМ

 

К техническим средствам информатики относят электронно-вычислительные машины (ЭВМ) с периферийными устройствами и вычислительные сети. Термин ЭВМ заменили более лаконичным – компьютер, что в переводе с английского означает вычислитель.

Из истории развития ЭВМ

Начало развития вычислительной техники можно отнести к периоду, когда были созданы первое счетное устройство, так называемый абак. Оно представляло собой ящик со струнами, по которым передвигались кости. Прошло несколько тысяч лет, прежде чем были созданы новые счетные устройства.

Вот несколько фактов:

Рисунок 2.1. Леонардо да Винчи

Конец XV - начало XVI вв. - Великий художник, скульптор и математик Эпохи Возрождения - Леонардо да Винчи (см. рисунок 2.1) сделал эскиз 32-х разрядного суммирующего устройства (по нему фирма IBM создала в целях рекламы действующее устройство).

 

Рисунок 2.2. Блез Паскаль

1642 год - 18-летний французский математик и физик Блез Паскаль (см. рисунок 2.2) создает первую модель вычислительной машины, которая могла выполнять арифметические операции.

 

 

Рисунок 2.3. Чарльз Беббидж

1823 год - английский ученый Чарльз Беббидж (см. рисунок 2.3) разрабатывает проект "Разностной машины", затем в 1833 г. и в последующий период разрабатывает и совершенствует проект аналитической машины, которая состоит из трех частей:

· «Склад» для хранения чисел (память)

· «Фабрика» для операций над числами (процессор)

· Устройство ввода с перфокарт (карточки с закодированными в 2-ой системе данными)

 

Рисунок 2.4. Ада Лавлейс

В этот же период времени дочь Джорджа Гордона Байрона Леди Ада Лавлейс (см. рисунок 2.4) разрабатывает программы для машины Чарльза Беббиджа (первая в мире женщина-программист, именем которой назван один из языков программирования Ада, созданный по заказу Пентагона).

 

Рисунок 2.5. Джон фон Нейман

К 1945 году американский ученый, математик Джон фон Нейман с соавторами выдвинули (см. рисунок 2.5) концепцию ЭВМ и завершили ее разработку.

В развитие ЭВМ внесли свой вклад многие выдающиеся ученые. Среди них особо следует отметить американского математика и инженера Джона фон Неймана и советского ученого, академика С.А. Лебедева.

Главные элементы концепции:

1. Двоичное представление информации и команд (взято из идей предшественников).

2. Принцип хранимой программы (данные и программа хранятся в оперативной памяти).

3. Прямой доступ к памяти по адресу (организация вычислений сразу по всем разрядам данного).

Джон фон Нейман предложил следующую структуру ЭВМ:

· Память

· Устройство управления

· Арифметико-логическое устройство

· Устройства ввода-вывода

Рисунок 2.6. С.А. Лебедев

Следует особо выделить работы советского академика, который параллельно работал над созданием первой ЭВМ (1947 год) в Советском Союзе. Это Сергей Алексеевич Лебедев (см. рисунок 2.6), предложивший такую же архитектуру и принципы работы ЭВМ, но поскольку такого рода разработки были закрытыми в Советском Союзе, его имя стало известно гораздо позже, чем имя Джона фон Неймана.

Большой вклад в развитие отечественных ЭВМ и программных средствдля ЭВМ внесли: русский математик и механик П. Л. Чебышев, российские ученые советского периода – С. А. Лебедев, В. М. Глушков, А. А. Ляпунов, М. Р. Шура-Бура, А. П. Ершов и многие другие.

Начиная с 1950 года, происходит развитие и совершенствование ЭВМ. Ее структура уточняется и становится основой любой ЭВМ, независимо от дизайна и архитектуры. Устройство управления и арифметико-логическое устройство соединяются в единый блок, который называется процессор.

Структура ЭВМ

В структуре любой ЭВМ можно выделить следующие компоненты:

• Память
• Процессор
• УВВ.

Память — запоминающее устройство для хранения информации. Память делится на два основных вида – оперативную и внешнюю.

Оперативная память предназначена для временного хранения информации. Она состоит из ячеек, которые имеют адрес и содержимое. Ячейки состоят из более мелких элементов памяти — байтов, их может быть от 1 до 8.

Адрес ячейки — номер левого байта ячейки.

Содержимое — это данное, находящееся в ячейке и закодированное в двоичном виде.

Внешняя память предназначена для длительного хранения информации и обмена с оперативной памятью.

Единицами измерения памяти являются байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т.д.

Процессор — устройство для выполнения арифметических, логических операций и контроля над работой всей ЭВМ.

Процессоры характеризуются своей архитектурой (набором команд и др.), разрядностью, скоростью выполнения операций.

УВВ — устройства ввода-вывода, предназначенные для общения пользователя с компьютером.