Аппаратные средства вычислительной техники

1. Аппаратные средства вычислительной техники

Специальность 10.05.01 «Компьютерная безопасность»
Специализация № 1 «Анализ безопасности компьютерных систем»
Присваиваемая квалификация: специалист по защите информации
Замоздра Сергей Николаевич
Кафедра теор. физики, 125(1)

2.

Цель – подготовка будущих специалистов по защите
информации
к
стандартизованному
описанию,
оптимальному выбору, настройке и обслуживанию
аппаратных средств вычислительной техники.
Основные задачи:
Изучение основ вычислительной техники.
Изучение особенностей различных классов ЭВМ.
Ознакомление
с
тенденциями
развития
вычислительной техники.
Овладение программными средствами диагностики
ЭВМ.
Выработка навыков профилактики и устранения
неисправностей ЭВМ.

3.

Темы и число лекций:
• Арифметические и логические
основы цифровых машин – 3
• Интерфейсы. Архитектура ПК – 4
• Процессоры – 3
• Память – 3
• Устройства ввода-вывода – 2
• Серверы и суперкомпьютеры – 2

4.

Глава 1
Арифметические и
логические
основы цифровых машин

5.

Арифметика изучает
простейшие свойства чисел и
действия над ними
Логика – наука о способах
доказательств и
опровержений

6.

Цифровая машина
обрабатывает данные,
представленные с
помощью цифр и
символов

7.

Компьютер – это «муравейник» из ячеек
памяти и проводов, в котором тактовые
генераторы и усилители заставляют
бегать электроны
Основная
проблема –
организация

8.

§1. История ВТ, поколения ЭВМ

9.

1) Древнейшая ВТ – счёты:
• римский абак – V в. до н.э.
• китайский суаньпань
• русские счёты – XVI в.

10.

2) Логарифмические
линейки – Нёпер.
Англия, 1617 г.

11.

12.

3) Механические калькуляторы
– арифмометры
Вильгельм
Шиккард
1623 г.

13.

• машины Блеза Паскаля:
4 арифм. действия (1642-45 г.)

14.

• Готфрид Лейбниц
1673-1710 г.
принцип «ступенчатого валика»
возведение в степень
извлечение корня

15.

• Иоганн Мюллер 1784
Сообщения об ошибках
(колокольчик)

16.

Знаменитые арифмометры 20
века
Curta
Феликс

17.

4) Первая машинная память
• Бушон (1725) –
перфоленты для
ткацких станков
• Жаккар (1801) –
перфокарты

18.

5) Первый компьютер
спроектирован в 1833
АЛУ
1832 г.
Чарльз
Бэббидж
(Babbage)
(1791-1871)

19.

десятичное исчисление
ввод программы с перфокарт
принтер для распечатки
результатов (3.5 тонны)
автосохранение
промежуточных результатов на
перфокартах
условный переход
циклы

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

Копия ABC

30.

• Colossus. Англия,
1943, Ньюмен и
Тьюринг. Лампы +
программирование =
дешифрование

31.

Шифраторы
«Лоренц» и
«Энигма»

32.

33.

• MARK I. Говард Эйкен и IBM. 1944. Реле.

34.

Ввод
программы

35.

• ENIAC
Мокли & Экерт,
1946, США
17468 ламп, 5000 сложений/с, 180 кВт.

36.

Ввод программы

37.

8) Принципы Фон-Неймана.
1945.
АЛУ
Устройство
управления
ОЗУ
Внешние
устройства

38.

Тезисы:
• Команды одной программы могут
быть результатом работы другой
программы (трансляция!)
• Ячейки памяти группируются в
слова, адрес – номер слова
• Команды выполняются
последовательно, пока не сработает
условный переход

39.

Оппенгеймер и Фон-Нейман

40.

9) Первые отечественные ЭВМ
• МЭСМ 1950,
С.А. Лебедев
и 27 чел.
• 1953, БЭСМ-1 и Стрела
• 1959, М-20: 20 кФлопс,
мнемокоды (языки
ассемблера)

41.

МЭСМ и создатели

42.

БЭСМ

43.

Стрела: космические расчёты

44.

М-20 – 2-е место по скорости в
мире на 1959 г.

45.

10) Поколения ЭВМ
По элементной базе и
возможностям:
1. Лампы, 1942. Машинные
коды, ассемблеры.
2. Транзисторы, 1947 (Bell
Labs). FORTRAN, 1956.

46.

IBM RAMAC
(1956)
5 МБ на 50
дисках

47.

3. ИС, 1963. Миникомпьютеры (DEC),
монитор, мышь.
Дуглас Энгельбарт

48.

IBM 360,
1964 г.
IBM 7030

49.

4. БИС, 1970. Микропроц.,
многопроц., сети.
Первый ПК ($395), 1974 г.
ЦП: Intel 8080, 2 МГц

50.

Apple I, 1976 г.
ЦП: 4300 тр., 1 МГц
ОЗУ 4 Кбайт

51.

Первый IBM PC, 1981 г.
(IBM 5150 “Acorn”, открытая архитектура)

52.

5. СБИС, суперскалярность, оптика,
1980. I-net. Нейрокомпьютеры.
Упрощение интерфейса.
Самообучение.
6. Квантовые элементы. ИИ.

53.

54.

Закон Мура (1965): число транзисторов в
процессорах удваивается за 2 года

55.

Аналоги закона Мура

56.

57.

Взрывоподобный НТП из-за
• создания ИИ и самовоспроизводящихся
машин
• интеграции человека с компьютерами
• роста возможностей человеческого
мозга за счёт биотехнологий
Если возникнет принципиально
отличный от человеческого
разум (постчеловек),
дальнейшую судьбу
цивилизации будет невозможно
предсказать, опираясь на
человеческое поведение.