 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
220
результатов производились счетчиком, а скорость его действий весьма ограниченна.
В первой половине XIX в. была сделана попытка построить универсальное вычислительное
устройство – аналитическую машину, которая смогла бы выполнять вычисления самостоятельно,
без участия человека. Для этого она должна была исполнять программы, вводимые с помощью
перфокарт (карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий), и иметь
хранилище для накопления данных и промежуточных результатов (в современной терминологии –
запоминающее устройство, память либо накопитель информации). Технические средства того
времени не позволили реализовать идею создания аналитической машины: она оказалась слишком
сложной для технического воплощения. Только спустя почти столетие, в 1943 г. с применением
электромеханического реле – новинки XX в., была создана аналитическая машина.
Потребность в автоматизации вычислений различного назначения, в том числе и для военных
нужд, стала настолько велика, что над созданием новых аналитических машин работало несколько
групп исследователей и разработчиков. Подобную аналитическую машину начали конструировать
уже на базе электронных ламп, а не реле. Такая машина работала в тысячу раз быстрее, чем ее
предшественница. В дальнейшем приступили к разработке новой машины, способной хранить
программу в своей памяти. В 1945 г. к этой работе подключился известный математик Нейман,
который вскоре сделал получившее широкую известность сообщение об общих принципах
функционирования универсальных вычислительных машин, получивших позднее название
компьютеров.
Первый компьютер, в котором воплощены принципы Неймана, был создан в 1949г. С того
времени компьютеры стали гораздо совершеннее, но большинство из них построено на принципах
Неймана.
В настоящее время индустрия производства компьютеров и программного обеспечения для них
– одна из важных сфер экономики многих стран. Чтобы более глубоко осознать причины такого
стремительного роста компьютеров, вернемся к основным принципам их устройства и работы.
Согласно принципам Неймана, для универсальности и эффективности работы компьютер
должен содержать следующие устройства: арифметико-логическое устройство, выполняющее
арифметические и логические операции; устройство управления, которое организует процесс
выполнения программ; запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;
внешние устройства для ввода-вывода информации.
В современных компьютерах арифметико-логическое устройство и устройство управления, как
правило, объединены в центральный процессор. Многие быстродействующие компьютеры
осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах.
Компьютер обрабатывает информацию только в цифровой форме. Вся другая информация
(звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть
преобразована в цифровую форму.
Современная вычислительная техника, в том числе и персональные компьютеры, – это продукт
поступательного развития естествознания на протяжении длительного времени, результат
кропотливой работы естествоиспытателей многих поколений и прежде всего ученых и
специалистов разных и в то же время смежных отраслей естественных наук: в первую очередь
механики, на всех этапах развития весьма важной математики, с все возрастающей ролью физики,
сравнительно молодой микроэлектроники, зарождающейся наноэлектроники и др. Совершенно
очевидно, что крупные достижения прежде всего в физике во второй половине XX в. послужили
базой для стремительного развития средств вычислительной техники. Поэтому неслучайно в
развитии средств вычислительной техники выделяют четыре поколения, непосредственно
связанных с открытиями в прикладной физике.
ЭВМ первого поколения (40-е –начало 50-х годов) базировались на электронных лампах. С
появлением дискретных полупроводниковых приборов связывают второе поколение ЭВМ
(середина 50-х– 60-е годы). В 60-е годы создано третье поколение ЭВМ, основанное на
интегральных микросхемах. Середина 60-х годов считается началом разработки ЭВМ четвертого
поколения, элементная база которых включает большие интегральные схемы. В последнее время
проводятся интенсивные работы по освоению не только модернизированной элементной базы
ЭВМ, но и принципиально новых средств накопления, хранения и обработки информации для
создания более совершенных ЭВМ следующих поколений.
ЭВМ 40-х и 50-х годов представляли собой крупногабаритные устройства, занимавшие
огромные помещения. На их создание тратились колоссальные деньги, и поэтому они были