Прямой доступ к памяти по адресу (организация вычислений сразу по всем разрядам данного).
Cтруктура ЭВМ, предложенная Джоном фон Нейманом.
С этого момента начинается 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. Большой вклад в развитие отечественных ЭВМ и программных средств для ЭВМ внесли: русский математик и механик П. Л. Чебышев, советские ученые - академик С. А. Лебедев, академик В. М. Глушков, А. А. Ляпунов, М. Р. Шура-Бура, А. П. Ершов и многие другие.
Говорят, что люди обладают интеллектом, потому что у них есть интуиция, вдохновение, способность организовывать логические цепочки мысли, чувства и лингвистическое выражение, между прочим. Язык является внешним проявлением других способностей или диапазонов знаний. Однако приведенное выше определение является неточным и абстрактным.
Главная цель - лечение естественного языка. Это то, что компьютеры могут общаться с людьми без каких-либо затруднений с пониманием, устно или письменно. Здесь мы находим реализацию мечты, которая его ждет: поговорить с машинами, понять наш язык и понять его. Синтез языка и признание голоса - это два аспекта одной и той же цели. Достигнутые достижения явно неполны и недостаточны, но обнадеживают.
В 1946 году в США, в университете города Пенсильвания, была создана первая универсальная ЭВМ - ENIAC. ЭВМ ENIAC содержала 18 тыс. ламп, весила 30 тонн, занимала площадь 200 м и потребляла огромную мощность. Программирование осуществлялось путем коммутации разъемов и установки переключателей. Такое «программирование» влекло за собой появление множество проблем, вызванных неверной установкой переключателей. С проектом ENIAC связано имя еще одной ключевой фигуры в истории вычислительной техники – математика Джона фон Неймана. Именно он впервые предложил записывать программу и ее данные в память машины так, чтобы их можно было при необходимости модифицировать в процессе работы. Этот ключевой принцип, получивший название принципа хранимой программы, был использован в дальнейшем при создании принципиально новой ЭВМ EDVAC (1951 год). В этой машине уже применяется двоичная арифметика и используется оперативная память.
В предотвращении этого плана говорилось о 10-летней работе по достижению первоначальной цели. В то же время у Японии есть еще два плана: национальный сверхбыстрый компьютерный проект и национальный проект по робототехнике, который дополняет первый, сближает и общие макро-цели.
Основное программное обеспечение формируется программами, которые служат связующим звеном между программами, написанными программистом, для выполнения определенной работы и аппаратных элементов компьютера. Он получает имя прикладного программного обеспечения для всего набора программ, написанных для решения конкретных проблем. Эти проблемы не вытекают из внутренних неисправностей компьютера, но именно пользователь создает их и делает вид своей резолюции с помощью компьютера.
По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ можно условно разделить на следующие поколения:
1-е поколение (1945-1954 гг.) – время становления машин с фон-неймановской архитектурой. В этот период формируется типовой набор структурных элементов, входящих в состав ЭВМ. Это – центральный процессор (ЦП), оперативная память (или оперативное запоминающее устройство- ОЗУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). ЦП, в свою очередь, должен состоять из арифметико-логического устройства (АЛУ) и управляющего устройства (УУ). ЭВМ этого поколения работали на электронно-вакуумных лампах, из-за чего поглощали огромное количество энергии и были очень ненадежны. С их помощью решались в основном научные задачи. Примером советских машин этого поколения могут служить «Урал-1»-«Урал-4», серия «Минск», «Раздан». Рекордсменом ЭВМ этого поколения была ЭВМ «М-20», созданная под руководством С.А.Лебедева. Она могла выполнять почти 20 тыс. операций в секунду.
Компьютер может выполнять только команды, написанные на языке, образованном его последовательностями нулей и единиц, который обычно называется машинным языком. Упрощает перевод инструкций или инструкций языка программирования и преобразование их в набор инструкций на машинный язык, непосредственно исполняемый компьютером.
Все действия операционной системы контролируются, поэтому все ее функции связаны с вдохновением всех процессов, выполняемых на компьютере. Операционная система состоит из ряда программ, которые контролируют все действия, выполняемые компьютером. Любой язык программирования может быть переведен интерпретатором, созданным специально для этого языка; для всех языков нет единого интерпретатора.
2-е поколение (1955-1964 гг.) . Вместо громоздкой лампы в ЭВМ стали применяться миниатюрные транзисторы, появилась память на магнитных сердечниках. Это привело к уменьшению габаритов, повышению надежности и производительности ЭВМ. Появились языки высокого уровня (Algol, FORTRAN,COBOL) создавшие предпосылки для появления переносимого программного обеспечения, не зависящего от типа ЭВМ. Нельзя не отметить и появление такого новшества как процессоры ввода-вывода, которые позволили освободить ЦП от управления вводом-выводом и осуществлять ввод-вывод с помощью специализированного устройства одновременно с процессом вычислений. На этом этапе резко расширился круг пользователей ЭВМ и возросла номенклатура решаемых задач. Для эффективного управления ресурсами машины стали использоваться операционные системы (ОС).
Использование вычислений в медицине является одним из самых ветеранских приложений, которые существуют. Использование компьютера при клинических диагнозах. Использование компьютера для контроля ожирения. Ожирение является наиболее распространенным метаболическим расстройством в развитых странах.
Использование компьютера в оформлении. Посмотрите на дом, прежде чем его строить. Интегрированные вычисления и приложения. Обработка или обработка текстов. Компьютеры и телекоммуникации. Новые технологии и возможности. Со временем компьютеры были включены в повседневную жизнь. Эта инкорпорация все более ускоряется быстрым развитием в ее развитии.
3-е поколение (1965-1970 гг.). Смена поколений была вновь обусловлена обновлением элементной базы: вместо транзисторов в различных узлах ЭВМ стали использоваться интегральные микросхемы различной степени интеграции (сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе). Это не только повысило производительность ЭВМ, но и снизило их габариты и стоимость. Появились малогабаритные машины (мини-ЭВМ). Они активно использовались для управления различными технологическими производственными процессами в системах сбора и обработки информации. Увеличение мощности ЭВМ сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной ЭВМ. Для этого нужно было научиться координировать между собой одновременно выполняемые действия, для чего были расширены функции операционной системы. В этот период растет и удельный вес разработок в области технологий программирования: активно разрабатываются теоретические основы методов программирования, компиляции, баз данных, операционных систем и т.д. Создаются пакеты прикладных программ для самых различных областей жизнедеятельности человека. Наблюдается тенденция к созданию семейств ЭВМ, т.е. машины становятся совместимы снизу вверх на программно-аппаратном уровне. Примерами таких семейств была серия IBM System 360 и наш отечественный аналог – ЕС ЭВМ.
Человек с самых ранних времен нуждался в подсчете и выполнении простых операций. Он начал использовать пальцы рук, позже он сделал это со следами, которые он нарисовал на стенах, на полу или сгруппировал камни. Первые четыре поколения компьютера отличаются своими электронными компонентами. Существует возможное пятое поколение, которое характеризуется передовыми приложениями.
Как был создан первый в мире электронный компьютер
Компьютеры представляют и по-прежнему представляют важность в нашей жизни. Взгляд на Колосс, оборудование, которое восстанавливает Национальный компьютерный музей Соединенного Королевства. Это была машина для расшифровки кодов, которые, по словам историков, были секретом успеха союзников при высадке Нормандии во время Второй мировой войны.
4-е поколение (1970-1984 гг.). Очередная смена элементной базы привела к смене поколений. В 70-е годы активно ведутся работы по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС), которые позволили разместить на одном кристалле десятки тысяч элементов. Это повлекло дальнейшее существенное снижение размеров и стоимости ЭВМ. Работа с программным обеспечением стала более дружественной, что повлекло за собой рост количества пользователей. При такой степени интеграции элементов стало возможным создать функционально полную ЭВМ на одном кристалле. В ноябре 1971 года фирма Intel выпустила первый микропроцессор i4004, который содержал 2300 транзисторов и имел быстродействие 60000 операций в секунду. И если до этого в мире вычислительной техники были только три направления (суперЭВМ, большие ЭВМ (мэйнфреймы) и мини-ЭВМ), то теперь к ним прибавилось еще одно – микропроцессорное. В общем случае под процессором понимают функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа микропрограммного управления. По аппаратной реализации процессоры можно разделить на микропроцессоры (полностью интегрирующие все функции процессора) и процессоры с малой и средней интеграцией. Конструктивно это выражается в том, что микропроцессоры реализуют все функции процессора на одном кристалле, а процессоры других типов реализуют их путем соединения большого количества микросхем. Быстродействие машин этого поколения достигает 10-12 млн. операций в секунду.
Разгадка секретов Гитлера
Известный как Колосс, история его создания не известна общеизвестно с учетом секретности ее дизайна и того факта, что аппарат и его реплики были уничтожены после войны. Машина была создана для ускорения анализа длинных сообщений, отправленных немецкими командирами в Гитлер.
«Он предположил, что наши командиры по всему миру знают, что они планируют, потому что они получили детали о нападении противника, указав, каковы были их сильные и слабые стороны», - сказал Кен Халтон, инженер, который работал на устройстве в парке Блетчли, центр анализа зашифрованных сообщений в Соединенном Королевстве во время войны.
5-е поколение можно назвать микропроцессорным. К этому времени проектировщики больших компьютеров накопили огромный теоретический и практический опыт, а программисты микропроцессоров сумели найти свою нишу на рынке. В 1976 году фирма Intel закончила разработку 16-разрядного микропроцессора i8086. В 1982 году был представлен улучшенный вариант микропроцессора i8086 – i80286. Первые компьютеры на базе этого микропроцессора появились в 1984 году. По своим вычислительным возможностям этот компьютер стал сопоставим с IBM 370. Поэтому можно считать, что на этом 4-е поколение развития ЭВМ завершилось. Большие ЭВМ представляли собой ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы; задача миниатюризации решается с помощью чипов (от английского слова chip-стружка, тонкий волос). Налажен промышленный выпуск чипов, которые содержат более миллиона транзисторов.
Халтон сказал, что одной из главных причин успеха высадки Нормандии в знаменитый Д-день было то, что эти сообщения показали, что Гитлер считал, что вторжение должно было произойти в северном проходе Кале. Эти сообщения высокого уровня были отправлены с использованием кода Лоренца, который гораздо сложнее расшифровать, чем тот, который используется. Колосс ускорил статистический анализ этих сообщений.
Колосс: строительство гигантского
Фильм захватывает воспоминания четырех человек, которые работали под надзором инженера почтовой службы Томми Флауэрса в строительстве Колосса. Кен Майерс, один из участников, изначально не знал, чем он помогает. «Я собирал и тестировал несколько частей и частей для неизвестной цели», - сказал он.
6-е и последующие поколения: оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Каждое следующее поколение ЭВМ имеет, по сравнению с предшествующим, существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.
Альберт Барехам сказал: Нам сказали, что мы собираемся разработать абсолютно новое электронное оборудование в отрасли. Никто не использовал электронное оборудование для декодирования кодов. После передачи в Национальный кодовый центр в Блетчли инженерам был раскрыт секрет о том, что они создают, но мало кто из избранной группы знал о работе.
Когда дизайн Колосса был готов, молодые женщины были завербованы для обработки нескольких копий. По словам Маргарет Буллен, у женщин были более маленькие, более гибкие пальцы, чтобы легче подключить тысячи клапанов и других компонентов, чем мужчин. У каждой машины было 500 клапанов, выровненных рядами длиной два метра. Всего было построено десять машин.
Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения ЭВМ и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам - вычислительным системам и комплексам разнообразных конфигураций с широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик.
Агрегат, оборудование для которого монтировалось в течение трех лет (с 1943 по 1945 годы), поражал воображение современников своими размерами. Electronic Numerical Integrator And Computer (ENIAC) – электронный цифровой интегратор и компьютер весил 28 тонн, потреблял 140 кВт энергии и охлаждался авиационными двигателями Chrysler. В этом году компьютер ENIAC отпраздновал своё шестидесятитрёхлетие.
Все ветераны Колосса, как и многие другие рабочие Блетчли, поклялись держать эту тайну в секрете, и многие ждали десятилетия, прежде чем рассказывать друзьям и родственникам, что они сделали. Майерс не раскрыл эту историю своей жене, пока. Британский охотник за шпионами Тони Продал восстановил историю Колосса и объяснил, насколько значительна его роль во Второй мировой войне.
Тайна, окружающая изобретение и последующее уничтожение всех машин Колосса в конце войны, означала, что и изобретение, и его создатели остались незамеченными, сказал Фил Хейс, начальник инженеров Национального компьютерного музея, который наблюдает за реконструкция Колосса.
Все компьютеры, изобретённые до него, были лишь его вариантами и прототипами и рассматривались как экспериментальные. Да и сам ENIAC, равный по мощности тысячам арифмометров, назывался сначала «электронным вычислителем».
По замыслу Аналитическая машина
Бэббиджа должна была производить разнообразные
вычисления, следуя набору инструкций
Если вы проанализируете логику элементов процессора сегодня, мы видим, что он состоит из логических входов, и эти входы найдены в Колоссе в первый раз. Существует отличная история, рассказывающая о том, как код был расшифрован. Фильм был выпущен в то же время, когда Национальный музей вычислительной техники в парке Блетчли совершает реконструкцию Колосса.
Многие люди работали над созданием и развитием компьютеров. В этой статье мы собираемся ответить на вопрос, который вы когда-либо задавали себе: кто изобрел компьютер?, А также подробности об его изобретателе. Джон Винсент Атанасофф, создатель цифрового компьютера.
«Бабушкой» именинника и «прабабушкой» нынешних современных компьютеров можно было бы с полной уверенностью назвать аналитическую машину Бэббиджа, до изобретения которой уже создавалась не одна счетная механическая машина: арифмометр Кальмара, устройство Блеза Паскаля, машина Лейбница.
Но их можно отнести, разве что к обычным «калькуляторам», в то время как аналитическое устройство Бэббиджа являлось уже, по сути, полноценным компьютером, а астроном (и даже основатель Королевского астрономического общества) Чарльз Бэббидж вошел в историю как изобретатель первого прообраза компьютера.
Компьютер - действительно удивительное изобретение. Это машина, способная выполнять логические и математические операции, используя компьютерные программы или подпрограммы выполнения. Многие исследователи сосредоточились на создании цифровой вычислительной машины, но первый компьютерный прототип был приписан американскому физику болгарского происхождения, который родился 4 октября в Нью-Йорке. Его любопытство побудило его сосредоточиться на исполнении математические расчеты с помощью аналоговых машин, которые существовали в то время.
Движимый желанием и необходимостью автоматизировать свой труд, в котором было много рутинных математических вычислений, Бэббидж искал решения этой проблемы. И хотя к 1840 году он далеко продвинулся в теоретических рассуждениях и почти полностью закончил разработку аналитической машины, но построить ему её так и не удалось по причине множества технологических проблем.
Согласно заключению Атанасова, эти машины были медленными и очень неточными, поэтому создание машины расчета было намного быстрее и эффективнее существующих. В то время он начал свои длительные исследования и разработки, чтобы создать первый цифровой компьютер.
Но развитие было непростым, так как ему нужен был помощник с огромным мастерством в области электроники. Этот прототип был первым цифровым компьютером в мире. Эта машина была двоичным механическим калькулятором, который работал с большим количеством электричества.
Он получил данные через перфорированную ленту, которая была прочитана отдельным считывателем из блока управления. Единственным электрическим устройством этой машины был двигатель, обеспечивающий тактовую частоту 1 Герц. Он был построен в Университете Пенсильвании Джоном Препер Экертом и Джоном Уильямом Мочли, занимая площадь 167 м² и работая в общей сложности с 468 электронными клапанами или вакуумными трубками. Он весил 27 тонн, измерял 2, 4 м х 0, 9 м х 30 м; используются 500 электромагнитных переключателей; потребовалось ручное управление около 000 переключателей, а его программа или программное обеспечение, когда это потребовало изменений, заняло недели ручной установки.
Чарльз Бэббидж
Его идеи слишком опережали технические возможности того времени, и потому подобные, пусть даже полностью спроектированные устройства построить в ту эпоху было невозможно. Количество деталей машины было более 50 000. Устройство должно было приводиться в действие энергией пара, что не требовало присутствия людей, и потому вычисления были бы полностью автоматизированы. Аналитическая машина могла выполнять конкретную программу (определенный набор инструкций) и записывала её на перфокарты (прямоугольнички из картона).
Для выполнения различных операций необходимо было изменить, подключить и повторно подключить кабели, как это было сделано в то время, в телефонных станциях. Эта работа может занять несколько дней в зависимости от выполняемого расчета. Преспер Экерт и Джон Уильям Мочли.
Всего было изготовлено и поставлено 46 единиц. В этом устройстве использовалась серия из десяти зубчатых колес, в которой каждый из зубов представлял цифру от 0 до 20. Колеса были соединены таким образом, что числа могли быть добавлены путем продвижения правильного количества зубов.
В машине имелись все основные компоненты, составляющие сегодня современный компьютер. И когда в 1991 г. к двухсотлетию со дня рождения изобретателя сотрудниками лондонского Музея науки были созданы по его чертежам «Разностная машина №2», а через несколько лет – и принтер (весом 2,6 и 3,5 тонн соответственно; с использованием технологий середины XIX века), – оба устройства отлично заработали, что наглядно продемонстрировало: история компьютеров могла бы начаться раньше на целую сотню лет.
Французский изобретатель Джозеф Мари Жаккард при проектировании автоматического ткацкого станка использовал тонкие перфорированные деревянные пластины для контроля ткани, используемой в сложных конструкциях. Он изобрел серию машин, таких как дифференциальная машина, предназначенная для решения сложных математических задач.
Технология того времени не способна перенести на практике свои правильные концепции; но одно из его изобретений, аналитическая машина, уже обладало многими характеристиками современного компьютера. Он включал поток или входной поток в виде пакета перфокарты, память для хранения данных, процессор для математических операций и принтер для постоянной регистрации.
Всё чаще и чаще сознательное население
нашей планеты сталкивается с
компьютерными технологиями...
Для кого-то это - работа...
Но, как уже было сказано, при жизни изобретателя его детищу так и не суждено было увидеть мир. И только после смерти Бэббиджа, когда его сын Генри собрал центральный блок аналитической машины, было очевидно, что машина работоспособна. Тем не менее, многие идеи Чарльза Бэббиджа внесли значительный вклад в вычислительную науку и нашли свое место в будущих конструкциях других инженеров.
И всё же первым, реально работающим на практических задачах компьютером был именно ENIAC, разработанный специально для нужд армии и предназначавшийся тогда для обсчета баллистических таблиц артиллерии и авиации. На тот момент времени это была одна из самых важных и серьезных задач.
А для кого-то компьютер - это -
отдушина и развлечение
Мощностей и производительности «вычислительного армейского ресурса», который состоял из людей, стало катастрофически не хватать, и потому в начале 1943 года учёные-кибернетики занялись разработкой нового вычислительного устройства – компьютера ENIAC (позже суперкомпьютер применялся, кроме баллистики, для анализа космических излучений, а также для проектирования водородной бомбы).
Сегодня можно с уверенностью отметить, что всё чаще и чаще сознательное население нашей планеты сталкивается с компьютерными технологиями, а кто-то уже не представляет себе и жизни без компьютера или ноутбука.
Для кого-то это – работа, а для кого-то – отдушина и общение. И потому этой новой стороне нашей автоматизированной жизни предстоит, скорее всего, большое будущее и дальнейшее развитие. А мы, по-моему, и не против, и находим всё больше полезного и приятного в «компьютеризации» нашего быта!
