Особенности функционирования первых ЭВМ

1.

Особенности функционирования первых ЭВМ
Выполнила учащаяся 10А
класса
Горн Алёна

2.

• Первые электронно-вычислительные машины (ЭВМ)
имели ряд уникальных особенностей, ограничения и
возможностей. Например, ЭВМ ENIAC I могла выполнять
357 операций умножения в секунду и решать
дифференциальные уравнения второго порядка, однако для
функционирования требовалось огромное количество
энергии, что сопровождалось высокой температурой и
огромными габаритами устройства. Первые персональные
компьютеры, такие как Apple I и IBM PC, были
предназначены для домашнего и офисного использования и
стали отправной точкой для развития новых возможностей,
таких как текстовая обработка и таблицы Excel.

3.

Особенности функционирования
• Под электронной вычислительной машиной понимается
набор технических модулей, в котором главные рабочие
компоненты собраны на элементах электроники и который
предназначен для автоматической работы с данными при
решении разных задач по вычислениям и обработке
информации.

4.

• В первом поколении ЭВМ, которое относится к периоду с
1944-го по 1954 год, в качестве основных компонентов
использовались электронные лампы.Электронной лампой
является устройство, которое работает на принципе
колебаний интенсивности электронного потока,
перемещающегося в вакуумном пространстве стеклянной
колбы по направлению от катода к аноду.
• Образование потока электронов осуществляется
посредством термоэлектронной эмиссии, то есть выброса
электронов с металлических поверхностей при их
нагревании.

5.

С нагревом металла растёт энергия электронов и многие из них
выходят за потенциальный барьер на границе металлической
поверхности. Когда на лампу поступает входной сигнал, к примеру,
логическая единица в виде напряжения, величиной два вольта, то
выходным сигналом лампы будет или логический ноль в виде
напряжения менее вольта, или логическая единица. Логическая
единица будет в случае, когда напряжение на управляющем
электроде лампы, сетке, равно нулю и ток без всяких препятствий
проходит от катода к аноду. Когда же на сетку лампы подаётся
напряжение с отрицательным потенциалом, то оно препятствует
движению электронов от катода к аноду, и, в итоге, не будет тока, то
есть на выходе появится уровень логического нуля. На этом
принципе действия построена вся логика ламповых компьютеров.

6.

• Использование электронных ламп существенно повысило
уровень вычислительных возможностей ЭВМ и
ознаменовало переход от использования реле в
вычислительной технике к лампам, на которых и строилось
первое поколение ЭВМ.

7.

Недостатки ламповой техники
• Применение электронных ламп тормозила их не высокая
надёжность, значительное потребление энергии и немалые
размеры. Конструкция первых ЭВМ обладала просто огромными
размерами и могли занимать больше одного помещения в научных
учреждениях. Обслуживать такую технику было очень непросто,
лампы всё время ломались, вызывая сбои ввода информации,
появлялось большое количество разных проблем. Также очень
большими и дорогими были блоки питания ламповых ЭВМ,
требовалось проложить силовые кабеля, питающие ЭВМ, и
выполнять сложную разводку кабелей к каждому элементу. Ещё
необходимо было обеспечить хорошее охлаждение ламповых
блоков, так как они сильно нагревались и лампы часто не работали
из-за перегрева.

8.

• Невзирая на эти сложности, электронные
вычислительные машины получили широкое развитие,
их быстродействие росло и достигало уровня тысяч
операций в секунду. Оперативная память вмещала
примерно две тысячи машинных команд. ЭВМ первого
поколения управляющую программу сохраняла в памяти,
при этом применялась обработка машинных слов в
параллельном режиме. Проектируемые ЭВМ того
времени, как правило, были универсального назначения
и применялись для работы в научно-технических целях.
Затем выпуск ЭВМ пошёл в серию, и они начали
применяться и в сфере бизнеса и коммерции.

9.

Архитектура ЭВМ
• Тогда же появилась и развивалось архитектурное
построение ЭВМ Фон-Неймана, причем отдельные
положения, положенные в основу ЭВМ первого поколения,
действуют и сегодня.

10.

Базовые аспекты проектирования ЭВМ,
выработанные Фон-Нейманом в 1946-ом
году, следующие:
• Работа ЭВМ должна быть основана на бинарной системе счисления.
• Операции, подлежащие выполнению на ЭВМ, представляются в форме
программы, которая состоит из набора последовательных команд. Все
команды должны содержать операционные коды, адреса операндов и
комплект необходимых признаков.
• Набор команд должен сохраняться в памяти машины в двоичном
кодировании.
• Организация памяти должна основываться на иерархической структуре,
поскольку быстродействие модулей памяти меньше, чем у логических
элементов.

11.

• Все арифметические действия надо выполнять только через
операцию сложения, а формирование отдельных модулей
не имеет смысла.
• Чтобы повысить быстродействие следует применять
параллельные вычислительные процессы, то есть действия
над словом должны осуществляться одновременно над
всеми его разрядами.

12.

• Нужно заметить, что машины первого поколения
проектировались не на пустом месте. В те времена уже
имелся опыт в сфере проектирования электронных
устройств, к примеру, в радиолокации и так далее.