Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Поэтому справедливо будет сказать, что Бэббидж был дедушкой современного цифрового компьютера. В конце 30-х годов немец Конрад Зус (Копгао Лизе) сконструировал несколько автоматических счетных машин с использованием электромагнитных реле. Ему не удалось получить денежные средства от правительства на свои разработки, потому что началась война.
Зус ничего не знал о работе Бэббиджа, его машины были уничтожены во время бомбежки Берлина в 1944 году, поэтому его работа никак не повлияла на будущее развитие компьютерной техники. Однако он был одним из пионеров в этой области. Немного позже счетные машины были сконструированы в Америке. Машина Джона Атанасова ()оЬп АгапазоЯ) была чрезвычайно развитой для того времени.
В ней использовалась бинарная арифметика и информационные емкости, которые периодически обновлялись, чтобы избежать уничтожения данных. Современная динамическая память (ОЗУ) работает по точно такому же принципу. К несчастью, эта машина так и не стала действующей. В каком-то смысле Атанасов был похож на Бэббиджа — мечтатель, которого не устраивали технологии своего времени. Компьютер Джорджа Стибитса (Сеогяе ЗВЬЬ1сз) действительно работал, хотя и был примитивнее, чем машина Атанасова.
Стибитс продемонстрировал свою машину на конференции в Дартмутском колледже в 1940 году. На этой конференции присутствовал Джон Моушли ()оЬп МаисЫеу), ничем не примечательный на тот момент профессор физики из университета Пенсильвании. Позднее он стал очень известным в области компьютерных разработок.
Пока Зус, Стибитс и Атанасов разрабатывали автоматические счетные машины, молодой Говард Айкен (Ноя агд А1кеп) в Гарварде упорно проектировал ручные счетные машины в рамках докторской диссертации. После окончания исследования 32 Глава П Введение Айкен осознал важность автоматических вычислений. Он пошел в библиотеку, прочитал о работе Бэббиджа и решил создать из реле такой же компьютер, который Бэббиджу не удалось создать из зубчатых колес. Работа над первым компьютером Айкена < Маг)г 1» была закончена в 1944 году. Компьютер имел 72 слова по 23 десятичных разряда каждое и мог выполнить любую команду за 6 секунд.
В устройствах ввода-вывода использовалась перфолента. К тому времени, как Айкен закончил работу над компьютером «Мага П, релейные компьютеры уже устарели. Началась эра электроники. Первое поколение — электронные лампы (1 945 — 1 955) Стимулом к созданию электронного компьютера стала Вторая мировая война. В начале войны германские подводные лодки разрушали британские корабли. Германские адмиралы посылали на подводные лодки по радио команды, и хотя англичане могли перехватывать эти команды, проблема была в том, что радиограммы были закодированы с помощью прибора под названием ЕХ1СМА, предшественник которого был спроектирован изобретателем-дилетантом и бывшим президентом США Томасом Джефферсоном.
В начале войны англичанам удалось приобрести ЕХ1СМА у поляков, которые, в свою очередь, украли ее у немцев. Однако, чтобы расшифровать закодированное послание, требовалось огромное количество вычислений, и их нужно было произвести сразу после перехвата радиограммы. Поэтому британское правительство основало секретную лабораторию для создания электронного компьютера под названием СОЕОБЯ.18. В создании этой машины принимал участие знаменитый британский математик Алан Тьюринг. СОЕОЯ81)3 работал уже в 1943 году, но, так как британское правительство полностью контролировало этот проект и рассматривало его как военную тайну на протяжении 30 лет, СОБОЛЯ)Я не стал базой для дальнейшего развития компьютеров.
Мы упомянули о нем только потому, что это был первый в мире электронный цифровой компьютер. Вторая мировая война повлияла на развитие компьютерной техники и в США. Армии нужны были таблицы, которые использовались при нацеливании тяжелой артиллерии. Сотни женщин нанимались для расчетов на ручных счетных машинах и заполнения полей этих таблиц (считалось, что женщины аккуратнее в расчетах, чем мужчины).
Тем не менее этот процесс требовал много времени, и часто случались ошибки. Джон Моушли, который был знаком с работами Атанасова и Стибблитса, понимал, что армия заинтересована в счетных машинах. Он потребовал от армии финансирования работ по созданию электронного компьютера. Требование было удовлетворено в 1943 году, и Моушли со своим студентом Дж. Преспером Экертом (~. Ргезрег Ескегг) начали конструировать электронный компьютер, который они назвали Ей11АС (Е1естгошс Кцшег1са) 1птейгагог апг) Сошрцсег — электронный цифровой интегратор и калькулятор). ЕХ!АС состоял из 18 000 электровакуумных ламп и 1500 реле, весил 30 тонн и потреблял 140 киловатт электроэнергии. У машины было 20 регистров, каждый из которых мог содержать 10-разрядное десятичное число.
(Десятичный регистр — это память очень маленького объема, Развитие компьютерной архитектуры 33 которая может вмещать число до какого-либо определенного максимального количества разрядов, что-то вроде одометра, запоминающего километраж пройденного автомобилем пути.) В ЕЫ1АС было установлено 6000 многоканальных переключателей и имелось множество кабелей, протянутых к разъемам. Работа над машиной была закончена в 1946 году, когда она уже была не нужной — по крайней мере, для достижения первоначально поставленных целей. Поскольку война закончилась, Моушли и Экерту позволили организовать школу, где они рассказывали о своей работе коллегам-ученым.
В этой школе и зародился интерес к созданию больших цифровых компьютеров. После появления школы за конструирование электронных вычислительных машин взялись другие исследователи. Первым рабочим компьютером был ЕРЯАС (1949 год). Эту машину сконструировал Морис Уилкс в Кембриджском университете. Далее — )ОНй11АС в корпорации Капг1, 1ШАС в Университете Иллинойса, МАХ1АС в лаборатории Лос-Аламоса и ЖЕ1ХАС в Институте Вайцмана в Израиле. Экерт и Моушли вскоре начали работу над машиной ЕРУАС (Е1есггоп1с О1зсгеге Чаг(аЫе Сошрпгег — электронная дискретная параметрическая машина). К несчастью, этот проект закрылся, когда они ушли из университета, чтобы основать компьютерную корпорацию в Филадельфии (Силиконовой долины тогда еще не было).
После ряда слияний эта компания превратилась в 1)п1зуз Согрогаг1оп. Экерт и Моушли хотели получить патент на изобретение цифровой вычислительной машины. После нескольких лет судебной тяжбы было вынесено решение, что патент недействителен, так как цифровую вычислительную машину изобрел Атанасов, хотя он ее и не запатентовал. В то время как Экерт и Моушли работали над машиной Е1)УАС, один из участников проекта ЕХ1АС, Джон Фон Нейман, поехал в Институт специальных исследований в Принстоне, чтобы сконструировать собственную версию Е1)ЧАС под названием 1АЯ (1пппейаге Ас)бгезз Ягогаяе — память с прямой адресацией). Фон Нейман был гением в тех же областях, что и Леонардо да Винчи.
Он знал много языков, был специалистом в физике и математике, обладал феноменальной памятью: он помнил все, что когда-либо слышал, видел или читал. Он мог дословно процитировать по памяти текст книг, которые читал несколько лет назад. Когда фон Нейман стал интересоваться вычислительными машинами, он уже был самым знаменитым математиком в мире. Фон Нейман вскоре осознал, что создание компьютеров с большим количеством переключателей и кабелей требует длительного времени и очень утомительно. Он пришел к мысли, что программа должна быль представлена в памяти компьютера в цифровой форме, вместе с данными. Он также отметил, что десятичная арифметика, используемая в машине ЕХ1АС, где каждый разряд представлялся десятью электронными лампами (1 включена и 9 выключены), должна быть заменена параллельной бинарной арифметикой. Между прочим, Атанасов пришел к аналогичному выводу лишь спустя несколько лет.
Основной проект, который фон Нейман описал вначале, известен сейчас как фон-неймановская вычислительная машина. Он был использован в ЕПЗАС, первой машине с программой в памяти, и даже сейчас, более чем полвека спустя, 34 Глава 1. Введение является основой большинства современных цифровых компьютеров. Сам замысел и машина 1А5 оказали очень большое влияние на дальнейшее развитие компьютерной техники, поэтому стоит кратко описать проект фон Неймана. Стоит иметь в виду, что хоть проект и связан с именем фон Неймана, в его разработке приняли деятельное участие другие ученые — в частности, Голдстайн. Архитектуру атой машины иллюстрирует рис. 1.4.
ккумулятор Рис. 1.4. Схема фон-наймановской вычислительной машины Машина фон Неймана состояла из пяти основных частей: памяти, арифметико-логического устройства, устройства управления, а также устройств ввода-вывода. Память включала 4096 слов размером по 40 бит, бнт — это 0 или 1. Каждое слово содержало или 2 команды по 20 бит, или целое число со знаком на 40 бит. 8 бит указывали на тип команды, а остальные 12 бит определяли одно из 4096 слов.
Арифметический блок и блок управления составляли «мозговой центр» компьютера. В современных машинах эти блоки сочетаются в одной микросхеме, называемой центральным процессором (ЦП). Внутри арифметнко-логического устройства находился особый внутренний регистр на 40 бит, так называемый аккумулятор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
