Глава 10. ЭВМ: принципы, устройства и сферы применения

ЭВМ...

В предыдущих главах вы познакомились с тем, как применять ЭВМ для решения различных задач. Теперь мы поговорим о том, как устроены компьютеры, каковы перспективы их развития и использования.

Вам хорошо знаком внешний вид и основные устройства того персонального компьютера, с которым вы работали. В состав любого персонального компьютера входит клавиатура, с помощью которой работающий с ЭВМ человек вводит всевозможную информацию. Непременным атрибутом микроЭВМ является и дисплей, на экран которого отображается вводимая в ЭВМ информация и получаемые результаты. Основа вычислительной машины - процессор. В нем расположены арифметико-логическое устройство, устройство управления. Арифметико-логическое устройство осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места памяти в другое и т. д. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей ЭВМ. В запоминающем устройстве (памяти ЭВМ) в закодированном виде хранится информация: и та, которая вводится в машину (программа и данные), и та, которая возникает в ходе ее работы. Многие персональные компьютеры располагают дополнительным запоминающим устройством (его называют внешним), использующим в качестве носителя информации магнитный диск (дискету).

За годы существования электронных вычислительных машин (а первая ЭВМ появилась в 1945 г.) их характеристики сильно изменились. Если первые машины совершали в секунду лишь несколько сотен операций и могли "помнить" чуть больше тысячи чисел, то для современных компьютеров доступно быстродействие в десятки и сотни миллионов операций в секунду, а их память вмещает объемы информации, исчисляемые десятками мегабайт. Такой прогресс вычислительной техники был обеспечен изменением физических элементов, из которых строились ЭВМ. В первых машинах основным элементом была электронная лампа. В пятидесятых годах стали появляться ЭВМ на полупроводниках. Это было время вычислительных машин первого и второго поколений. Технологической основой появления вычислительных машин третьего поколения стало создание интегральных микросхем. Такое название получили электронные схемы, размещаемые на кремниевых пластинках малого размера. Микросхема позволяет разместить в том объеме, который раньше занимала электронная лампа, сотни тысяч и даже миллионы полупроводниковых элементов. Эти элементы действуют значительно надежнее и быстрее, чем элементы машин предыдущих поколений. Такие микросхемы стали называть большими и сверхбольшими интегральными схемами (БИС и СБИС). Название, конечно, связано не с размерами схем (наоборот, сверхбольшие схемы становятся все меньше), а с количеством содержащихся в них элементов. БИС и СБИС позволили создать микропроцессор - основу современного персонального компьютера.

Обратим внимание на очень интересный факт. При быстрой смене поколений ЭВМ общие принципы хранения и обработки информации в машине, принципы управления работой компьютера почти не изменились. Наша задача - разобраться в этих принципах. Для этого нам понадобятся некоторые сведения о системах счисления.