IT История

Англичанин Чарльз Бэббидж, желая механизировать вычисления из-за частых ошибок в математических таблицах, наиболее близко подошел к созданию компьютера в современном представлении. В 1822 году Бэббидж построил пробную модель вычислительного устройства, назвав ее «Разностной машиной», основанной на принципе «метод конечных разностей». Данный метод позволяет вычислять значения многочленов, употребляя только операцию сложения и не выполнять умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. При этом предусматривалось применение десятичной системы счисления, а не двоичной.

Однако репутацию первооткрывателя в области автоматических вычислений Бэббидж заработал изобретением Аналитической машины, к идее создания которой он пришел в 1834 году. Данное устройство имело много общего с современными компьютерами. Предусматривалось наличие в машине «склада» и «мельницы» (в современных компьютерах им соответствуют память и процессор). Планировалось, что работать она будет по программе, задаваемой перфокартами, а результаты будут выдаваться на печать. Но реализовать создание Аналитической машины Бэббидж не смог, так как она была слишком сложной для техники того времени.

По замыслу Бэббиджа, предвосхитившего функциональное устройство вычислительных устройств, его машина имела следующие функциональные узлы:

1) «Склад» для хранения чисел (по современной терминологии память);

2) Мельница (арифметическое устройство, сегодня – процессор);

3) Устройство, управляющее последовательностью операций в машине (Бэббидж не дал ему названия, сейчас называется устройство управления);

4) Устройства ввода и вывода данных.

Идеи Бэббиджа на десятилетия опередили появление пригодной для практической реализации вычислительных машин элементной базы – реально работающие конструкции появились лишь в середине XX века. Фундаментальные принципы архитектуры ЭВМ были обобщены и систематическим образом изложены в 1946 в классической статье А. Беркса, Г. Голдстейна и Дж. Неймана «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства».

В ней, в частности, четко и логично обосновывалась структура ЭВМ. Все функциональные блоки ЭВМ имеют вполне естественное назначение и образуют простую и логически обоснованную структуру. Последняя оказалась настолько удачной, что во многом сохранилась вплоть до наших дней. Для нее даже используется общепринятое название фон-неймановская архитектура. Таким образом, любая вычислительная машина содержит в себе функциональные блоки:

- арифметико-логическое устройство (АЛУ)

- устройство управления (УУ)

- различные виды памяти

- устройства ввода информации

- устройства вывода информации

В связи с огромными успехами в миниатюризации электронных компонентов, в современных компьютерах АЛУ и УУ удалось конструктивно объединить в единый узел – микропроцессор. Но если сам перечень функциональных блоков более чем за полвека практически не изменился, то способы их соединения и взаимодействия претерпели эволюционное развитие.