СОДЕРЖАНИЕ

1 Введение

Первые вычислительные машины, разработанные к началу пятидесятых годов, получили название ЭВМ первого поколения. (Классификация по поколениям в основном относи­лась к технологии производства компонентов. Первое поколение - электронные лампы, второе - транзисторы, третье - микросхемы.) Тогда же формируются два основных направления в архитектуре цифровых вычислительных машин — мэйнфреймы (mainframes) и мини-ЭВМ. Последние появились в 1955–1956 гг. В числе фирм, которые сосредоточили свои усилия в этой области, можно выделить Burroughs (компьютер E-101), Bendix (G-15), Librascope (LGP-30). Принципиальным отличием первого поколения малых ЭВМ от современных «персоналок» является фиксированная конфигурация аппаратных средств. Управление внешними устройствами было централизованным, и подключить какое-либо новое оборудование было невозможно. Неудобство такого подхода очевидно, и в более поздних модификациях G-15 этот недостаток был устранен. Память на магнитном барабане не допускала расширения, и пользователь получал в свое распоряжение следующий ресурс: 220 12-разрядных десятичных слов у E-101; 2176 29-разрядных двоичных слов у G-15; 4096 32-разрядных двоичных слов у LGP-30. Из приведенных характеристик видно, что байтовый формат данных в пятидесятые годы еще не стал стандартом. Система команд LGP-30 включала в себя 16 команд, G-15 предоставляла программисту большие возможности (более 100 команд). Программирование зачастую велось непосредственно в машинных кодах.

Однако, говоря о вычислительной технике тех времен, необходимо вспомнить и о другом, совершенно не похожем на современные компьютеры принципе построения ЭВМ — аналоговом или аналого-цифровом. Средства вычислительной техники, использовавшиеся тогда в составе систем автоматики, были исключительно аналоговыми. Близость этих научных направлений усиливалась еще и тем, что проектирование аналоговых вычислительных машин опиралось на ту же теоретическую базу, что и проектирование систем управления. Устойчивость системы автоматического управления и сходимость вычислительного процесса в аналоговой машине были весьма схожи по своему описанию. Хотя сегодня аналоговая вычислительная техника как разновидность компьютеров и не существует, но методы решения задач, накопленные за достаточно длинную историю существования этих вычислительных машин, используются в оборудовании, основанном на применении процессоров цифровой обработки сигналов (ЦОС). Развитие же цифровых вычислительных машин, которые со временем получили славное имя компьютеры, начиная с пятидесятых годов неразрывно связано с разработкой программного обеспечения.

В данный исторический период существовали программисты, рассматривавшие средства автоматизации своего труда как инструмент для ленивых, портящий качество продукции — то есть прикладной программы. Нужно сказать, что в то время эти утверждения действительно подтверждались практикой, которая, как известно, является критерием истины. Так же, как аналоговые машины по многим показателям превосходили цифровые, так и программы, написанные непосредственно в машинных кодах, оказывались короче, чем результат трансляции программ, подготовленных с использованием алгоритмических языков. Таким образом, правильный путь в те годы определяла не практическая сметка, а способность предугадать прогресс в смежных областях. В духе времени можно было бы даже поставить марксистскую концепцию о роли практики в иронические кавычки, если бы и в Евангелии не было прямого указания на то, что пророков истинных надо отличать от пророков ложных по их делам, то есть по практике. Поэтому не будем иронизировать по поводу ошибочных научных идей пятидесятых годов. Именно в эти годы был предложен алгоритмический язык FORTRAN, получивший впоследствии ироническое название «бессмертный». Уже начинает создаваться программное обеспечение в виде достаточно внушительных библиотек стандартных подпрограмм.

Много воды утекло с тех пор, и сейчас можно по-разному рассуждать о технологических направлениях полувековой давности и имели ли они тот или иной успех. Однако очевидно одно: за эти пятьдесят с лишним лет компьютерная индустрия, а вместе с ней и рассматриваемые в данной работе компьютерные системы (КС) претерпели множество количественных и качественных изменений. Мы же, собственно, попытаемся в некоторой степени проследить путь эволюции и выявить наиболее важные закономерности в развитии этих систем, опираясь как можно больше на нынешнее положение дел в данной отрасли.

2 Основная часть

2.1 Наследование основных принципов организации

В основе функциональной организации ЭВМ всех поколений лежит общий принцип программного управления (в пятидесятые годы теоретически предлагается принцип микропрограммного управления, практическая реализация которого приходится на следующее десятилетие; обычно этот фундаментальный принцип организации подсистемы управления ЭВМ связывают с работами Уилкса (Wilkes M.V.), выполненными в 1951 году) и двоичного представления информации. Реализация программного управления достигается различными структурными схемами, отличающимися функциональными свойствами и производительностью. Эти принципы, разработанные очень давно, еще до появления, если так можно выразиться, первых достаточно полноценных компьютеров, определили весь последующий облик компьютерных систем. Следование этим принципам позволяет создать универсальные и по возможности более простые аппаратные (как впрочем и программные) средства обеспечения вычислительных машин.