Аппаратные средства вычислительной техники Замоздра Сергей Николаевич Кафедра теор. физики, к. 125.

Темы лекций и часы: Арифметические и логические основы цифровых машин – 10 Архитектура ПК – 12 Процессоры – 14 Память – 8 Устройства ввода-вывода – 6 Интерфейсы – 12 Специализированные ЭВМ – 4

Глава 1. Арифметические и логические основы цифровых машин §1. История ВТ, поколения ЭВМ

1) Древнейшая ВТ – счёты: римский абак – V в. до н.э. китайский суаньпань русские счёты – XVI в. 2) Логарифмические линейки – Нёпер. Англия, 1617 г.

3) Механические калькуляторы - арифмометры Герон (1 в.н.э.) – зубчатые колёса для представления чисел Леонардо да Винчи (XV в.) – проект счётной машины на 12 разрядов

У всех – механизм автоматического переноса десятков! Вильгельм Шиккард (1624) – тоже проект

машина Блеза Паскаля: 4 арифм. действия ( г.) Для подсчёта налогов

«…имел терпение сделать до 50 различных моделей: одни деревянные, другие из слоновой кости, из эбенового дерева, из меди…» заменил операцию вычитания сложением с десятичным дополнением ! = = 117

Готфрид Лейбниц Арифмометры г.

принцип «ступенчатого валика» возведение в степень извлечение корня

Вильгодт Однер (1874) колёса с переменным числом зубцов Простота и надёжность

Юджин Фельт (1884) ввод цифр клавишами

Уильям Бэрроуз (1886) контроль ввода распечатка результатов табличный вывод

4) Первая машинная память Бушон (1725) – перфоленты для ткацких станков Жаккар (1801) – перфокарты «жаккард»

5) Первый компьютер. Мог быть сделан уже в 1833 ! Чарльз Бэббидж (Babbage) ( )

1 операция в секунду ! ввод программы с перфокарт принтер для распечатки результатов (3.5 тонны) автосохранение промежуточных результатов на перфокартах условный переход циклы

Недоделан. Воссоздан в 1991 г.

«Разностная машина 2» 2.5 тонны

Леди Лавлейс – первый программист в первой вычисл. лаборатории 1843 г. программа вычисления коэф. Бернулли Августина Ада Кинг - ! дочь Байрона

«Аналитическая машина не претендует на то, чтобы создать что-либо. Она может делать все то, что мы знаем, как приказать ей делать. Она может только следовать программе, она не в состоянии предугадать какие-либо аналитические соотношения или истины. Сфера ее деятельности - помочь нам сделать то, с чем мы уже знакомы.» 8 августа 1843

6) IBM 1886, Холлерит – табулятор на перфокартах для переписи населения США

1896: «Tabulating Machine» 1911: «Computing Tabulating Recording» 1924: « I nternational B usiness M achines»

7) Фон-Нейман 1928 – теория ЭВМ 1940 – проект компьютера IAS предложил use бинарную арифм.

8) Первые работающие компьютеры Z3. Конрад Зус. Германия, Реле. Атанасов, Стибитс: Лампы. MARK I. Говард Айкен. IBM Реле. Colossus. Тьюринг. Англия, Лампы. Криптография!

MARK I

9) ENIAC – Electrical Numerical Integrator and Calculator Моушли & Экерт , Пенсильвания ламп. 300 флопс. 180 кВт.

10) Принципы Фон-Неймана АЛУ Устройство управления Внешние устройства ОЗУ

Тезисы: программы можно менять, не меняя аппаратных средств (см. Бэббидж!) ОЗУ – пронумерованные ячейки, доступные всем устройствам разделение ячеек для команд и данных условные переходы: if – go to

11) Первые отечественные ЭВМ 1950, С.А. Лебедев и 27 чел. МЭСМ - малая электронная счётная машина 1953, БЭСМ-1 и Стрела 1959, М-20: 20 кФлопс, мнемокоды

Урал-1 ОЗУ на магнитном барабане числа по 36 двоичных разрядов Устройство ввода - на киноленте шириной 35 мм Вывод – печать: 100 чисел в минуту 7.5 кВт, 50 м 2

12) Поколения ЭВМ По элементной базе и возможностям: 1. Лампы, Машинные коды, ассемблеры. 2. Транзисторы,1955 (Bell). FORTRAN, ИС, Миникомпьютеры (DEC). 4. БИС и СБИС, Микропроц., многопроц., сети, монитор, мышь.

IBM 360, 1964 г. IBM 7030

5. СБИС, суперскалярность, оптика, I-net. Нейрокомп-ы.. Упрощение интерфейса. Самообучение. 6. Квантовые элементы. ИИ.

Самый быстрый - Earth Simulator, Japan 36 ТФлопс, 5120 процессоров