АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ЭВМ Лекция 1: История компьютеров ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, Кафедра АСВК Чл.-корр., профессор, д.ф.-м.н. Королёв Л.Н., Ассистент Волканов Д.Ю.

2 План курса (1) История компьютеров Общая организация компьютерных систем (Процессоры и память, внешние устройства) Цифровой логический уровень. Шины Уровень микроархитектуры

3 План курса (2) Уровень архитектуры набора команд Уровень операционной системы Уровень ассемблера Семейство архитектур Pentium 4 Семейство архитектур SPARC Архитектура встроенных систем Многоядерные и многопроцессорные архитектуры

4 Литература Королёв Л.Н. Архитектура электронных вычислительных машин Москва, 2005, 272 стр. Таненбаум Э. С. Архитектура компьютера. (5-е изд.) Санкт-Петербург, 2006, 848 стр. Степанов А.Н. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей Москва, 2007, 512 стр.

5 Давным-давно Костяшки на прутьях для вычислений Используется в Азии!

6 Логарифмическая линейка Логарифмическая Линейка 1630 Основана на правилах логарифмирования Нэпера Использовалась до 1970

7 Логарифмические Линейки

8 Цилиндрическая Логарифмическая Линейка

9 Спиральная Логарифмическая Линейка

10 Вильям Шиккард ( ) Первая работающая машина для сложения

11 Блез Паскаль ( ) Множество зубчатых колёс Вычитание в дополнительном коде

12 Готфрид Лейбниц (1646 – 1716) Механический калькулятор, выполняющий арифмитические действия

13 XIX Век Впервые сохраняется программа – металлические карты Первый промышленный компьютер Работает до сих пор!

14 Чарльз Бэббидж Разностная Машина 1822 –Огромный калькулятор Аналитическая Машина 1833 –Могла сохранять числа –Вычислитель мельница испольозовал металлические перфокарты для ввода –Была паровой машиной! –Точность до 6го знака после запятой

15 Принцип разностной машины

16 Разностная Машина

17 Разностная Машина

18 Аналитическая Машина

19 Машина Фон Неймана The original Von Neumann machine.

20 Дорр Фелт - Арифмометры(1886)

21 Механические Дифференциальные Решатели Ванневар Буш разработал Дифференциальные Решатели е –Для решения дифференциальных уравнений dz = y dx –Позже появились электрические версии

22 Дифференциальный Решатель

23 Релейные компьютеры Z –Конрад Цузе –Механический калькулятор –Включал управляющую систему и память Атанасов – Берри Компьютер 1939 –The first electrically powered digital computer –Использовали электронные лампы для сохранения информации –Первый компьютер с двоичной системой Компьютер Атанасова - Берри

24 ABC

25 The ENIAC

26 Электронные Лампы Компьютеры Первого Поколения использовали электронные лампы Электронные лампы не содержат воздуха

27 UNIVAC Первый полностью электронно- цифровой компьютер в США Создан в Университете Пенсильвания Весил 30 тонн Содержал 18,000 электронных ламп Стоил ~ $487,000

28 Первый Баг Переключатели реле – это часть компьютеров Грейс Хоппер нашёл мотылька в реле, которое сбоило Назвал это debugging компьютера

29 Первый Транзистор Используют кремний Разработаны в1948 Переключатель on-off Второе поколение компьютеров, использующее транзисторы, появилось в 1955

30 Второе Поколение – – Компьютеры начали использовать Транзисторы Электронные лампы были заменены

31 Интегральные Схемы Третье поколение использовало Интегральные Схемы (чипы). Интегральные Схемы – это транзисторы, резисторы и конденсаторы, объединённые вместе на одном чипе

32 Третье Поколение – Интегральные Схемы Операционные Системы Меньше и компактней

33 Развитие отечественной техники 1952БЭСМ БЭСМ-6 Эльбрус-Б 1973АС-6

34 Развитие отечественной техники 1952 БЭСМ БЭСМ М БЭСМ АС-6

35 БЭСМ-6 Среднее быстродействие - до 1 млн. одноадресных команд/с Длина слова - 48 двоичных разрядов и два контрольных разряда Представление чисел - с плавающей запятой Рабочая частота - 10 МГц Занимаемая площадь кв. м

36 БЭСМ- 6

37 Первый Микропроцессор – ,250 транзисторов 4-битный 108Khz Микрочип

38 Микрочип Сверхбольшая Интегральная Схема (СБИС) –Транзисторы, резисторы, конденсаторы ,250 транзисторов Pentium IV – 42,000,000 транзисторов –Каждый транзистор 0.13 микрон

39 4 ое Поколение – … Микрочипы! Уменьшение в размерах продолжается

40 Рождение ПК byte память (не Kilobytes или Megabytes) 2 MHz Intel 8080 chips Ящик с мигающими огнями Цена $395 - $495.