ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Сегодня полным ходом идет развитие информационного общества, условием его нормального развития и существования является адекватное использование и обработка информации, удовлетворяющей потребностям общества. Новейшие вычислительные средства, необходимые системы очень важны для информационного общества. Вычислительные системы — совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих ЭВМ, оборудования и необходимого ПО, которое нужно для хранения, сбора, обработки всей информации. С ростом своих возможностей, компьютеры расширили и сферу своей эксплуатации. Они стали применяться в различных образовательных, здравоохранительных учреждениях, научно-исследовательских институтах. На сегодняшний день компьютеры, в различных их проявлениях, прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Новейшие вычислительные машины, и созданные на их основе различные коммуникационные системы, открывают новые границы развития для всего информационного мира.

Первоначальное развитие ЭВМ. Изначально была мысль обучить машину складывать и считать целые цифры. Самой первой такой работающей машиной была 8-ми разрядная суммирующая машина, построенная в 1642 году Блезом Паскалем – известным французским физиком и математиком. Через 250 лет производят такое устройство, названное – арифмометром, которое нашло большое применение на практике. «Ближайший сосед» арифмометра – это электромеханическая вычислительная машина с клавишами, которая имеет электрический привод. Они приличное время соседствовали с устройствам совершенно другого уровня – машинами АЦВМ. Их история связана с Чарльзом Бэббиджом, который был английским математиком и инженером. В 1822 году была произведена и около 30 лет строилась и улучшалась «аналитическая» машина. Она заключала в себе принципы, которые стали основой для вычислительной техники:

1) Операции выполнялись автоматически – чтобы выполнить большой объем различных расчетов нужна не только скорость выполнения отдельных операций, но также, необходимо чтобы не было проблем, которые требуют вмешательства человека для их устранения.

2) Работа с программой, вводимой «на ходу» – чтобы операции выполнялись автоматически, программе нужно вводиться в исполнительное устройство со скоростью, которая соразмерна со скоростью выполнения операций. Чарльзом Бэббиджом было предложено применение перфокарт в машину. Перфокарты тогда использовались для управления ткацкими станками.

3) Особое устройство памяти – оно хранило в себе данные (Чарльз Бэббидж назвал его «складом»).

Эти масштабные идеи столкнулись с невозможностью применения их на основе механической техники, так как первый электромотор появился только спустя почти полвека, а также появление первой радиолампы – около века. Они очень сильно опережали время, что почти все были забыты и в следующем столетии были переоткрыты.

К середине двадцатого века впервые появляются вычислительные устройства автоматического действия. Благодаря применению электромеханического реле и различных механических конструкций это стало возможно. Эти работы над машинами с использованием реле были начаты в 30-е годы и были продолжены до 1944 года, тогда была выпущена машина «Mark1» на фирме IBM, первый раз использовавшая идеи Чарльза Бэббиджа. Чтобы представить в ней числа были применены механические детали «счетные колеса», а для управления – электромеханические. В 50-ых годов создается одна из лучших релейных машин – РВМ1. Руководителем был Бессонов. Машина могла выполнить, с двоичными числами, до 20 умножений в секунду. Надежными и наиболее долговечными оказались электронные машины, которые вытеснили релейные машины.

Настоящий переворот в истории ЭВМ случился благодаря применению электронных устройств. К завершению 30-ых годов была начата работа велась сразу в нескольких развитых государствах: Великобритания, США, СССР, Германия.

Первой работающей машиной стал «ENIAC». Первые буквы «ENIAC» переводились следующим образом: «электронно-числовой интегратор и вычислитель». Это устройство имело большое количество электронных ламп, а также много всевозможных электромеханических элементов. Потребление энергии было очень значительным и составляло 150 киловатт, что хватило бы для обеспечения энергией маленького предприятия.

Параллельно, в Великобритании, шла работа по разработке ЭВМ. Здесь значится имя Алан Тьюринг – известный математик, который вложил серьезный вклад по теориям кодировки и алгоритмов. Уже в 1944 году в Англии была произведена машина, именуемая «Колосс». По мнению конструкторов у этих и некоторых других первых ЭВМ, был серьезный недостаток, программа не хранилась в памяти у машины, а очень непростым образом набиралась при помощи устройств для коммутации.

Существенный вклад вложил Нейман в теорию и практику производства ЭВМ на первых стадиях ее развития. Сегодня, мы все знаем «принципы фон Неймана». Взаимодействие всех принципов создало классическую архитектуру ЭВМ, главной составляющей которой, является принцип хранение программы. Первой машиной с такой программой - EDSAC, построенная в Великобритании.

В СССР почти до 70-ых производство ЭВМ практически всегда самостоятельно и не зависело от других стран. Первой нашей электронной машиной стала МЭСМ, созданная в 1951 году. Руководителем стал С.А.Лебедев, опытный советский конструктор. Для того времени, пожалуй, лучшей среди всех была машина, именуемая БЭСМ, и на ее основе проводили различные научно-технические, а также космические исследования. Также производились и другие машины, такие как: «Минск», «Урал». Когда было запущено серийное производство ЭВМ, они условно делились по поколениям. В истории ЭВМ есть особенная их периодизация по различным поколениям. В эту основу изначально был положен следующий принцип: машина относится к тому поколению, в зависимости от того, из каких частей она состоит и какая у нее технология производства. Сейчас данный принцип далеко не один, когда определяют принадлежность машины к одному из поколений.

В наше время, сфера применения вычислительных машин очень быстро развивается и внедряется в самые разные отрасли деятельности. Они становятся все более совершенными и удобными в использовании. Практически в каждой современной семье найдется хоть один электронный гаджет. Они плотно закрепились в нашей жизни и нам сложно представить жизнь без них. Эти устройства крайне важны и полезны для нас. Машины могут выполнять за человека очень трудоемкую работу за меньшее время и более качественно, ему лишь нужно задать программу и проконтролировать процесс, а машина сделает свое дело. Возможно в будущем, человеческий труд практически полностью заменится машинным, и нам не придется делать тяжелую работу, а останется только получить готовую продукцию.

Список литературы:

1. Основные этапы развития вычислительной техники. Архитектура ЭВМ. Общие принципы построения современных ЭВМ [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://automationlab.ru/index.php/2014-08-25-13-20-03/433-8- (дата обращения: 13.12.2016)