История ИВТ

   В Великобритании  в июле 1951 г. на конференции  в Манчестерском университете  М. Уилкс представил доклад " Наилучший метод конструирования  автоматической машины", который  стал пионерской работой по  основам микропрограммирования.  Предложенный им метод проектирования устройств управления нашел широкое применение.

   Свою идею микропрограммирования  М. Уилкс реализовал в 1957 г.  при создании машины EDSAC-2. М. Уилкс  совместно с Д. Уиллером и  С. Гиллом в 1951 г. написали  первый учебник по программированию " Составление программ для электронных счетных машин " (русский

перевод- 1953 г.).

   В 1951 г. фирмой Ferranti начат серийный выпуск машины " Марк-1". А через 5 лет фирма  Ferranti выпустила ЭВМ ’’ Pegasus ’’, в которой впервые нашла воплощение концепциям регистров общего назначения (РОН) . С появлением РОН устранено различие между индексными

регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров - аккумуляторов.

   В нашей стране  в 1948 г. проблемы развития вычислительной техники становятся общегосударственной задачей. Развернулись работы по созданию серийных ЭВМ первого поколения.

   В 1950 г. в  Институте точной механики и  вычислительной техники (ИТМ и  ВТ) организован отдел цифровых  ЭВМ для разработки и создания большой ЭВМ. В 1951 г. здесь была спроектирована машина БЭСМ (Большая Электронная Счётная Машина), а в 1952 г. началась её опытная эксплуатация.

   В проекте вначале  предполагалось применить память  на трубках Вильямса, но до 1955 г. в качестве элементов памяти в ней использовались ртутные линии задержки. По тем временам БЭСМ была весьма производительной машиной - 800 оп / с. Она имела трёхадресную систему команд, а для упрощения программирования широко применялся метод стандартных программ, который в дальнейшем положил начало модульному программированию, пакетам прикладных программ. Серийно машина стала выпускаться в 1956 г. под названием БЭСМ - 2.

   В этот же период в КБ, под руководством М. А. Лесечко, началось проектирование другой ЭВМ, получившей название ’’ Стрела ’’. Осваивать серийное производство этой машины было поручено московскому заводу САМ. Главным конструктором стал Ю. А. Базилевский, а одним из его

помощников - Б. И. Рамеев, в дальнейшем конструктор серии  ’’ Урал ’’. Проблемы серийного производства предопределили некоторые особенности ’’ Стрелы ’’: невысокое по сравнению с БЭСМ быстродействие, просторный монтаж и т.д. В машине в качестве внешней памяти

применялись 45-дорожечные магнитные ленты, а оперативная  память - на трубках Вильямса. ’’ Стрела ’’ имела большую разрядность и удобную систему команд.

   Первая ЭВМ  ’’ Стрела ’’ была установлена  в отделении прикладной математики Математического института АН (МИАН) , а в конце 1953 г. началось серийное её производство.

   В лаборатории  электросхем энергетического института под руководством И. С. Брука в 1951 г. построили макет небольшой ЭВМ первого поколения под названием М-1.

   В следующем  году здесь была создана вычислительная  машина М - 2, которая положила  начало созданию экономичных  машин среднего класса. Одним из ведущих разработчиков данной машины был М. А. Карцев, внёсший впоследствии большой вклад в развитие отечественной

вычислительной техники. В машине М - 2 использовались 1879 ламп, меньше, чем в ’’ Стреле ’’, а  средняя производительность составляла 2000 оп / с. Были задействованы 3 типа памяти: электростатическая на 34 трубках Вильямса, на магнитном барабане и на магнитной ленте с

использованием обычного для того времени магнитофона  МАГ - 8.

   В 1955 - 1956 г. г.  коллектив лаборатории выпустил малую ЭВМ М - 3 с быстродействием 30оп/с и оперативной памятью на магнитном барабане. Особенность М - 3 заключалась в том, что для центрального устройства управления был использован асинхронный принцип работы.

Необходимо отметить, что в 1956 г. коллектив И. С. Брука выделился из состава энергетического института и образовал Лабораторию управляющих машин и систем, ставшую впоследствии Институтом электронных управляющих машин (ИНЭУМ).

   Ещё одна разработка  малой вычислительной машины  под названием ’’ Урал ’’ была закончена в 1954 г. коллективом сотрудников под руководством Рамеева. Эта машина стала родоначальником целого семейства ’’ Уралов ’’, последняя серия которых (’’ Урал -16 ’’) , была выпущена в 1967 г. Простота машины, удачная конструкция, невысокая стоимость обусловили её широкое применение.

   В 1955 г. был  создан Вычислительный центр  Академии наук, предназначенный  для ведения научной работы  в области машинной математики  и для предоставления открытого вычислительного обслуживания другим организациям Академии.

   Во второй половине 50 - х г. г. в нашей стране  было выпущено ещё 8 типов машин  по вакуумно - ламповой технологии. Из них наиболее удачной была ЭВМ М - 20, созданная под руководством С. А. Лебедева, который в 1954 г. возглавил ИТМ и ВТ.

   Машина отличалась  высокой производительностью (20 тыс. оп / с) , что было достигнуто  использованием совершенной элементной  базы и соответствующей функционально  - структурной организации. Как  отмечают А. И. Ершов и М.  Р. Шура - Бура, ’’ эта солидная основа возлагала

большую ответственность  на разработчиков, поскольку машине, а более точно её архитектуре, предстояло воплотиться в нескольких крупных сериях (М - 20, БЭСМ - 3М, БЭСМ - 4, М - 220, М - 222) ’’. Серийный выпуск ЭВМ М - 20 был начат в 1959 г.. В 1958 г. под руководством В. М.

Глушкова (1923 - 1982) в Институте  кибернетики АН Украины была создана  вычислительная машина ’’ Киев ’’, имевшая  производительность 6 - 10 тыс. оп / с. ЭВМ  ’’ Киев ’’ впервые в нашей стране использовалась для дистанционного управления технологическими процессами.

   В то же время  в Минске под руководством  Г. П. Лопато и В. В. Пржиялковского  начались работы по созданию  первой машины известного в  дальнейшем семейства ’’ Минск  - 1 ’’. Она выпускалась минским  заводом вычислительных машин в различных модификациях: ’’ Минск - 1 ’’, ’’ Минск - 11 ’’, ’’ Минск - 12 ’’, ’’ Минск - 14 ’’. Машина широко использовалась в вычислительных центрах нашей страны. Средняя производительность машины составляла 2 - 3 тыс. оп / с.

   При рассмотрении  техники компьютеров первого  поколения, необходимо особо остановиться  на одном из устройств ввода  - вывода. С начала появления первых  компьютеров выявилось противоречие  между высоким быстродействием  центральных устройств и низкой  скоростью

работы внешних устройств. Кроме того, выявилось несовершенство и неудобство этих устройств.

   Первым носителем  данных в компьютерах, как известно, была перфокарта. Затем появились  перфорационные бумажные ленты  или просто перфоленты. Они пришли  из телеграфной техники после того, как в начале XIX в. отец и сын из Чикаго Чарлз и Говард Крамы изобрели телетайп.

Перфоленты стали заменять перфокарты в табуляторах, а затем  в первых компьютерах - в релейных машинах Д. Штибитца и Г. Айкена, в  английских машинах ’’ Колосс ’’ из Блетчи - Парка и др.

   Первые нововведения  в системах ввода - вывода были  отмечены в машине ’’ Whirlwind - 1 ’’ 

   4. Роль компьютера в жизни человека

 

   Компьютер быстро  вошел в нашу жизнь. Еще несколько  лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер – они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. А теперь? Теперь в каждом третьем доме есть

компьютер, который уже  глубоко вошел в жизнь человека.

   Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются.

   4.1.1. Компьютеры в учреждениях

   Компьютеры в буквальном смысле совершили революцию в деловом мире. По мере того как снижалась их стоимость, всё большее и большее число деловых людей приобретали компьютеры. Компьютеры перестали быть монополией заводов, банков, крупных объединений.

Сегодня они стали достоянием и небольших предприятий, магазинов, учреждений, бюро трудоустройству и даже ферм.

   Секретарь практически  любого учреждения при подготовке  докладов и писем производит  обработку текстов. Учрежденческий  аппарат использует персональный компьютер для вывода на экран дисплея широкоформатных таблиц и графического материала. Бухгалтеры применяют

компьютеры для управления финансами учреждения.

   С помощью компьютерных  систем осуществляется введение  документации, обеспечивается электронная почта и связь с банками данных.

Сети ЭВМ связывают  разных пользователей, расположенных  в одном учреждении или находящихся в различных регионах страны.

   Компьютеры находят  применение при выполнении широкого  круга производственных задач.  Так, например, диспетчер на крупном заводе имеет в своём распоряжении автоматизированную систему контроля, обеспечивающую бесперебойную работу различных агрегатов. Компьютеры

используются также  для контроля за температурой и давлением  при осуществлении различных  производственных процессов. Когда повышение и понижение температуры или давления превышает допустимую норму, компьютер немедленно подаёт сигнал на регулирующее устройство, которое автоматически восстанавливает требуемые условия. Также управляется компьютером робот.

   Робот – это  механическое устройство, управляемое  компьютером. В отличие от роботов,  которые можно увидеть в магазинах  или в кино, промышленные роботы, как правило, не похожи на  человека. Более того, часто это  просто большие металлические  ящики с длинными руками,

приводимыми в действие механическим образом.

   Различные виды  работ на заводах, скажем, такие,  как на линиях сборки автомобилей,  включают многократно повторяющиеся  операции, например затягивание  болтов или окраску деталей  кузова. Работы выполняют повторяющиеся операции без тени неудовольствия или признаков усталости. Компьютеры ни на мгновение не теряют внимания к производственному процессу и не нуждаются в перерывах на обед.

   Роботы могут  также выполнять работу, которая  для людей оказывается слишком тяжёлой или даже вообще невозможной, например, в условиях сильной жары или лютого мороза. Они могут готовить опасные химические препараты, работать в сильнозагрязнённом воздухе и полнейшей темноте. Нередко один робот может заменить на заводе двух рабочих. В целом применение роботов способствует повышению производительности труда и снижению стоимости производства.

  4.1.2. Компьютер-помощник конструктора

   Когда мы задумываемся над тем, сколько времени и усилий требуется на разработку большого и сложного проекта, например самолёта, корабля, здания или моста, то понимаем, что такого рода проекты, как правило, представляют собой один из самых трудоёмких видов работ. Коллектив конструкторов и инженеров тратит месяцы на расчёты, изготовление чертежей и экспертизу сложных проектов.

   Сегодня, в век  компьютера, конструкторы имеют  возможность посвятить своё время  целиком процессу конструирования,  поскольку расчёты и подготовку  чертежей машина “берёт на  себя”. Для каких же типов  проектов используется компьютер? Приведём два примера.

   Конструктор автомобилей  исследует с помощью компьютера, как форма кузова влияет на  рабочие характеристики автомобиля. С помощь таких устройств, как  электронное перо и планшет,  конструктор может быстро и  легко вносить любые изменения в проект и тут же наблюдать результат на экране дисплея. Компьютер может представить какую-то часть чертежа в увеличенном масштабе или под различными углами зрения. Подобная техника позволяет испытывать большое количество проектных мощностей, не создавая каждый раз экспериментального макета. В результате экономятся время, и средства.

   Инженеры и  архитекторы применяют компьютеры  при проектировании официальных  учреждений, торговых центров и  других крупных зданий. Сначала  они создают подробную наглядную модель, затем с помощью компьютера определяют форму, рассчитывают размеры, вес и т.д. и на основе полученных данных вносят соответствующие изменения в первоначальный проект. Допустим, что по проекту вес здания требует фундамента из особо высокопрочного материала. В этом случае авторы проекта уточняют свою модель и вновь проводят необходимые

исследования. Они повторяют этот процесс до тех пор, пока не получат  удовлетворительный со всех точек зрения результат.

   4.1.3. ЭВМ в магазинах самообслуживания

   Представим, что идёт 1979 год, рабочий день кассира в большом универмаге: покупатели выкладывают отобранные ими покупки на прилавок, кассир должен прочесть цену каждой покупки и ввести её в кассовый аппарат.

Бывает, что на каком-то изделии цена не обозначена, и тогда ему приходится спрашивать её у контролёра. Это, конечно, замедляет процесс расчётов покупателями. А теперь вернёмся в наши дни. Рабочий день кассира в том же самом универмаге. Но как много здесь изменилось. Когда теперь покупатели выкладывают свои покупки на прилавок, он пропускает каждую из них через оптическое сканирующее устройство, которое считывает универсальный код, нанесённый на покупку. Универсальный код – это серия точек и цифр, по которым компьютер определяет, какое изделие покупателя; цена этого изделия хранится в памяти компьютера и высвечивается на маленьком экране, чтобы покупатель мог видеть стоимость своей покупки. Как только все отобранные товары прошли через оптическое сканирующее устройство, компьютер немедленно выдаёт общую стоимость купленных товаров. В этом случае окончательный расчёт с покупателями происходит намного быстрее, чем при использовании кассового аппарата.