Принципы построения компьютера. Поколения ЭВМ.

Компьютер — это многофункциональное электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.
Персональные компьютеры - это компьютеры, которые могут использоваться одним человеком автономно, независимо от других компьютеров.

Архитектура ПК - его логическая организация, структура и ресурсы. Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера.

Принципы, лежащие в основе архитектуры ЭВМ, были сформулированы в 1945 году Джоном фон Нейманом.

1. Принцип однородности памяти. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
2. Принцип программного управления –программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
3. Принцип адресуемости памяти. Основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Арифметико-логическое устройство — АЛУ, в котором происходит обработка данных.
Устройство управления (УУ) отвечает за выполнение программы и согласование взаимодействий всех узлов компьютера (микропроцессор).

Память — устройство, где хранятся программы и данные. Различают внутреннюю и внешнюю память.

Устройства ввода используются для преобразования данных в удобную для обработки компьютером форму.
Устройства вывода преобразуют работу ЭВМ в удобную для восприятия человеком форму.

Обмен данными между устройствами осуществляется с помощью магистрали.
Магистраль (шина) — устройство для обмена данными между устройствами компьютера.
Магистраль включает в себя шину адреса, шину данных и шину управления.

В истории развития вычислительной техники качественный скачок происходил примерно каждые 10 лет. Такой скачок связывает с появлением нового поколения ЭВМ.

1945-1954 г.г. - компьютеры на электронных лампах.
В 1945 году в США был построен ENIAC — Electronic Numerical Integrator and Computer электронный числовой интегратор и калькулятор.

В 1950 году в СССР была создана МЭСМ
(Малая Электронная Счетная Машина)

ЭВМ первого поколения могли выполнять вычисления со скоростью несколько тысяч операций в секунду.
Программы вводились в ЭВМ с помощью перфокарт или перфолент, причем наличие отверстия на перфокарте соответствовало знаку 1, а его отсутствие — знаку 0.

1955-1967 вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков.

1968-1974 впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника.

К машинам третьего поколения относились "Днепр-2", ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций - ЕС-1021 и др.), МИР-2, "Наири-2" и ряд других.

Микро-ЭВМ и персональные компьютеры относится к машинам четвертого поколения.
Их появление связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1.

В качестве элементной базы ЭВМ четвертого поколения стали использовать сверхбольшие интегральные схемы.
С развитием этого типа машин появилось понятие «Информационные технологии».

Основное качество – высокий интеллектуальный уровень (распознавание речи, образов).
Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Основная концепция ЭВМ пятого поколения предполагает создание компьютеров на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющей десятки последовательных инструкций программы.