Смекни!
smekni.com

История вычислительной техники (стр. 1 из 2)

1. История развития вычислительной техники до появления ЭВМ

1623 г. – В. Шиккард, профессор Тюбингенского университета предложил агрегат, состоящий из суммирующего и множительного устройства.

1642 г. – Блез Паскаль продемонстрировал в Люксембургском дворце машину, которая могла складывать и вычитать.

1673 г. – немецкий математик и философ Г. Лейбниц представил в Парижской академии вычислитель, выполняющий все 4 арифметических действия.

• 1812–1823 гг. – профессор Кембриджского университета Чарльз Беббидж построил разностную машину, а в 1835 г. он же представил проект аналитической машины (прообраз ПК): склад, мельница, управляющий. Фрагмент такого вычислителя построил сын ученого, а программы для него готовила первый программист Ада Лавлейс (Байрон).

• 1880 г. – Г. Холлерит сконструировал электромеханический перфокарточный табулятор, который использовался при переписи населения в США и в России.

• 1911 г. – механик А.Н. Крылов построил уникальный аналоговый решатель дифференциальных уравнений.

• 1918 г. – М.А. Бонч-Бруевич изобрел триггер.

• 1919 г. – академик Н.Н. Павловский создал аналоговую вычислительную машину.

• 1928 г. – основана фирма Motorola для производства электронных узлов вычислителей.

• 1936 г. – английский математик А. Тьюринг опубликовал доказательство того, что любой алгоритм может быть реализован с помощью дискретного автомата.

• 1939 г. – американский инженер Дж. Стибниц создал релейную машину BELL.

• 1939 г. – У. Хьюлетт и Д. Паккард основали компанию для производства компонентов первых вычислителей.

• 1946 г. – Джон фон Нейман и Гольдстейн опубликовали статью «Предварительное обсуждение логической конструкции ЭВМ».

• 1947 г. – Шокли и др. изобрели транзистор.

• 1948 г. – в Массачусетском университете был построен первый компьютер с памятью EDVAC.

• 1949 г. – Морис Уилкс построил компьютер EDSAC в соответствии с принципами фон Неймана.

• 1957 г. – Б. Нойс и Г. Мур открыли первую в мире компанию по производству полупроводниковых приборов, спустя 10 лет ими была создана фирма «Intel Corporation».

• 1971 г. – сотрудник фирмы Intel Д. Хофф создает первый микропроцессор i4004.

• 1975 г. – рождение корпорации «Microsoft Corporation».

• 1977 г. – Стефен Возняк и Стивен Джобс собирают первый настольный компьютер «Apple».

1981 г. – IBM представляет свой первый персональный компьютер IBM PC.

2. Поколения ЭВМ, описание, краткая характеристика

Характеристики Первое 1951–1954 гг. Второе 1958–1960 гг. Третье 1965–1966 гг. Четвертое Пятое
1976–1979 гг. 1985 г.
1. Элементная база ЦП Электронные лампы Транзисторы Интегральные схемы БИС СБИС СБИС + опто – и крио – электроника
2. Элементная база ОЗУ Электронно-лучевые трубки Ферритовые сердечники Ферритовые сердечники БИС СБИС СБИС
3. Maксимальная емкость ОП в байтах 102 103 104 105 107 108
4. Максимальное быстродействие ЦП в ОС 104 106 107 108 109 + многопроцессорность 1012 + многопроц
5. Языки программиро-вания Машинный код + ассемблер + процедурные языки высокого уровня (ЯВУ) + новые процедурные ЯВУ + непроцедурные ЯВУ + новые непроцедурные ЯВУ
6. Средства связи пользователя с ЭВМ Пульт управления, перфокарты Перфокарты, перфоленты Алфавитно-цифровой терминал Монохромный графический дисплей, клавиатура Цветной графический дисплей, клавиатура, «мышь» и т.д. + устройства голосовой связи с ЭВМ

3. Принципы фон Неймана архитектуры построения ЭВМ

· наличие единого вычислительного устройства, включающего процессор, средства передачи информации и память;

· линейная структура адресации памяти, состоящей из слов фиксированной длины;

· двоичная система исчисления;

· централизованное последовательное управление;

· хранимая программа;

· низкий уровень машинного языка;

· наличие команд условной и безусловной передачи управления;

· АЛУ с представлением чисел в форме с плавающей точкой.

4. Системы счисления. Функции, разновидности, перевод целых и дробных чисел из одной системы счисления в другую

Cистема счисления – способ представления любого числа с помощью некоторого алфавита символов, называемых цифрами.

Позиционная система счисления – количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе.

Непозиционная система счисления – цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе.

Целое число с основанием P1 переводится в систему счисления с основанием P2 путем последовательного деления числа Ap1 на основание P2, записанного в виде числа с основанием P1, до получения остатка.

Полученное частное следует вновь делить на основание P2 и этот процесс надо повторять до тех пор, пока частное не станет меньше делителя.

Полученные остатки от деления и последнее частное записываются в порядке, обратном полученному при делении.

Сформированное число и будет являться числом с основанием P2

Дробное число с основанием P1 переводится в систему счисления с основанием P2 путем последовательного умножения Ap1 на основание P2 записанное в виде числа с основанием P1.

При каждом умножении целая часть произведения берется в виде очередной цифры соответствующего разряда, а оставшаяся дробная часть принимается за новое множимое.

Число умножений определяет разрядность полученного результата, представляющего число Ap1, в системе счисления P2


5. Представление информации в ЭВМ. Числовая, текстовая, графическая, видео и звуковая информация

Представление числовой информации.

В ЭВМ используются три вида чисел:

- с фиксированной точкой,

- с плавающей точкой,

- двоично-десятичное представление.

У чисел с фиксированной точкой – строго определенное место точки – или перед первой значащей цифрой числа (дробное, число по модулю меньше единицы, например 0.101), или после последней значащей цифрой числа (целое число, например 101.0).

Числа с плавающей точкой представляются в виде мантиссы тa и порядка рa, например число А10=373 можно представить в виде 0.373 • 103, при этом тa= 0.373, рa= 3.

Порядок числа ра определяет положение точки в двоичном числе. Например, А2= (100; 0.101101) – обозначает число А2= 1011.01

Двоично-десятичная форма представления двоичных чисел используется при необходимости ввода, вывода и обработки большого количества десятичных данных. Для перевода из десятичной системы в двоичную и наоборот требуется много дополнительных команд.

В двоично-десятичной системе каждая цифра десятичного числа представляется двоичной тетрадой. Например, А10=3759, А2-10= 0011 0111 0101 1001.

Значение знака числа отмечается кодом, отличным
от кодов цифр. Например «+» имеет значение тетрады «1100», а «–» – «1101».

Представление символьной информации

При вводе информации с клавиатуры кодирование происходит при нажатии клавиши, на которой изображен требуемый символ, при этом в клавиатуре вырабатывается так называемый scan-код, представляющий собой двоичное число, равное порядковому номеру клавиши.

Опознание символа и присвоение ему внутреннего кода ЭВМ производятся специальной программой по специальным таблицам: КОИ-7, ASCII, Win-1251, ISO, Unicode.

В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Первые 32 кода базовой таблицы содержат управляющие коды.

Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.

Вторая половина таблицы содержит национальные шрифты, символы псевдографики, из которых могут быть построены таблицы, специальные математические знаки.

В СССР действовала системы кодирования КОИ – 7,8 (код обмена информацией, семи-, восьмизначный).

В системах Windows используется кодировка символов русского языка Windows-1251.

Система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной – UNICODE. Она позволяет обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов.

Представление видеоинформации

Может быть статической или динамической.

Статическая – текст, рисунки, графики, чертежи, таблицы. Рисунки – плоские – двухмерные и объемные – трехмерные.

По способу формирования видеоизображения бывают растровые и векторные.

Растровая графика (а) задается массивом точек, векторная (б) – отрезками линий (с координатами начала, углом наклона и длиной).

6. Арифметические основы ЭВМ. Машинные коды, операции с ними

Все современные ЭВМ имеют достаточно развитую систему команд, включающую десятки и сотни машинных операций. Но выполнение любой операции основано на использовании простейших микроопераций типа сложения и сдвиг. Это позволяет иметь единое арифметико-логическое устройство для выполнения любых операций, связанных с обработкой информации.

Машинные коды

Под знак чисел отводится специальный знаковый разряд. Знак «+» кодируется двоичным нулем, а знак «–» – единицей.

В ЭВМ все операции выполняются над числами, представленными специальными машинными кодами. Их использование позволяет обрабатывать знаковые разряды чисел так же, как и значащие разряды, а также заменять операцию вычитания операцией сложения.