Есептеуіш техникасының даму тарихы

1.1. Қолмен – қоғамның мәдени дамуынан бастап;

1.2. Механикалық –17-ші ғасыр ортасынан бастап;

1.3. Электромеханикалық – 19-шы ғасыр соңынан бастап;

1.4. Электронды – 20-шы ғасыр ортасынан бастап.

2. Дербес компьютерлердің құрылысы.

2.1. Фон Нейман принципі.

 

Есептеуіш техниканың даму тарихы.

Есептеудің, оған пайдаланылатын аспаптар мен құрылғылардың тарихы өте көне заманда жатыр. Есептеу қүрылғылары пайда болмай түрып, адамдар әр түрлі есептеуді жүргізу мүмкіндіктерін іздеді. Бүл үшін олар қол саусақтарын, тастарды, ағаш таяқшаларды пайдаланды. Олар тастарды үйіп немесе қатарлап тізіп есептеулер жүргізді. Заттардың саны жерге сызған сызықшалармен, ағаш таяқшаларда жасалған кертіктермен немесе жіптерге түйілген түйіншектермен есептелді.

Есептеу көлемінің күн санап артуы есептеулерді қалайда бір қүралдың көмегімен жүргізуді талап етті.

Ең ерте заманғы және бәрімізге белгілі есептеу қүралы есеп-шот болып табылады. Есепшоттың пайда болған уақытын осы кезге дейін ешкім айта алмайды. Деректерге қарағанда, есеп-шоттың жасы 2000-5000 жылдар шамасында, ал пайда болған жері ертедегі Қытай немесе ертедегі Египет, тіпті ежелгі Греция болуы да мүмкін. Бүл санау қүралын гректер мен Батыс Еуропалықтар "абак" деп, қытайлықтар "суанпан", жапон-дықтар "серобян" деп атаған. Бүл қүралмен есептеулер оның шүңғыл тақтада орналасқан тастарын жылжыту арқылы жүргізілген. Тастар піл сүйегінен, түрлі түсті әйнектерден, қола металдан жасалды. Есепшоттар бүл түрінде қайта өркендеу дөуіріне дейін пайдаланылып келді. Оның өзгертілген түрі осы күнге дейін қолданылып келеді (1-сурет).

Есепшот Ресейде XVI—XVII ғасырларда пайда болған. XVII ғасырдың басында шотландиялық математик Джон Непер

Есептеу техникасының даму тарихылогарифм түсінігін енгізді және өзінің логарифм кестесін жариялады. Екі ғасыр бойы әр елдің оқымыстылары логарифм функциясының негізінде жасалған есептеу қүралын жетілдірумен шүғылданды. Тек 1761 жылы ғана ағылшын Д.Робертсон жүгіртпесі бар навигациялық есептеулер жүргізуге арналған логарифм сызғышын жасады (2-сурет). Мүндай қүрал жасау идеясын 1660 жылдары Исаак Ньютон ұсынған болатын.

2-суреш. Логарифм сызгышы.

Соңғы кезге дейін логарифм сызғыштары инженерлердің бірден-бір есептеуіш қүралы болып келді, бірақ электронды калькуляторлар соңғы кезде оларды қолданудан ығыстырды. 1642 жылы француз математигі Блез Паскаль он тоғыз жасында дүние жүзінде бірінші рет қосу машинасы деген атпен белгілі, жетектер мен дөңгелектерден түратын механикалық есептеу машинасын қүрастырды (3-сурет).

Паскальдың машинасында көп мәнді сандарды қосу мүмкін болды.

3-сурет. Паскалъ машинасы.

4-сурет. Арифмометр.

 

Фон Нейман архитектурасы.

ЭЕМ құрылысының негізгі принциптерін 1945 жылы венгер текті көрнекті американ математигі Джон фон Нейман ұсынған болатын. Нейман бойынша негізгі бөліктер басқару құрылғысы (БҚ) және арифметикалық-логикалық құрылғы (АЛҚ) (әдетте олар орталық процессорға біріктірілген), жады, сырқы жады, енгізу және шығару құрылғылары болып табылады. Олардың өзара әрекеттесуін қысқаша келесі схема түрінде көрсетуге болады:

 

5-ші сурет. фон Нейман принципі бойынша құрастырылған ЭЕМ-нің архитектурасы

ЭЕМ жүмысының басты принципі — жадта сақталатын бағдарлама принципі, онда бағдарламалар мен мәліметтер машинаның жалпы жадына орналастырылады. Ма-қалада баяндалған идеялар "Джон фон Нейманның ЭЕМ архитектурасы" деп аталды, бүл идея негізінде 1949 жылы ЕӘ8АС машинасы қүрастырылды.

 

ЭЕМ буындары

1-ші буын машиналарының элементарлы базасы – электронды вакуумды шамдар

2-ші буын машиналарының элементарлы базасы – транзисторлар

3-ші буын машиналарының элементарлы базасы – кіші интегралды схемалар

4-ші буын машиналарының элементарлы базасы – үлкен интегралды схемалар

5-ші буын машиналарының элементарлы базасы – өте үлкен интегралды схемалар

1694 жылы атақты неміс математигі Лейбниц Паскальдің идеясын дамытып, өзінің механикалық есептеу машинасын — арифмометрді қүрастырды. Дөңгелектің орнына мүнда цифрлар жазылған цилиндр қолданылды. Бүл қүрал күрделі қосу мен алу есептеулерін жүргізумен қатар, сандарды бөлу, көбейту, тіпті квадрат түбірін табу амалдарын да орындайтын болды. Кейін арифмометр бірнеше рет жетілдірілді. Бүл бағытта орыс өнертапқыштары П.Л. Чебышев пен В.Т.Однер көп еңбек етті. Арифмометр қазір әр оқушының қолында жүретін калькулятордың негізін салды (6-сурет). Арифмометр мен қарапайым калькулятор есептеу жүмыстарын механикаландыру қүралдарының қызметін атқарады, бүларда есептеуде адамның өзі әрекеттер тізбегін анықтап басқарады.

Есептеуіш техникаларының қарқындап дамуы XIX ғасырдан басталды. Есептеуіш техниканың дамуындағы келесі қадам алдын ала жасалған бағдарлама бойынша адамның қатысуынсыз есептеулер орындайтын қүрылғылар жасау болды. Мүндай алғашқы есептеуіш автоматтың авторы ағылшын оқымыстысы Чарлз Бэббидж еді, сондықтан көптеген адамдар оны қазіргі компьютердің атасы деп атайды

1833 жылы ол бағдарлама арқылы басқарылатын "Аналитикалық машина" жобасын жасады. Бүл машинада қазіргі компьютерлерде бар барлық негізгі қүраушылар: бастапқы сандар мен аралық нәтижелерді сақтауға арналған жад, жадтан алынған сандармен амалдар орындайтын арифметикалық қүрылғы, берілген бағдарлама бойынша есептеу барысын қадағалап отыратын басқару қүрылғысы, деректерді енгізу мен оларды басып

6-сурет. Қалта калькуляторы.

7-сурет. Бэббидж машинасы..V. •30

8-сурет. Холлерит машинасы.

Лекция №5. ЭЕМ-нің архитектурасы.

Дәрістің мақсаты: дербес компьтерлердің құрылғыларын таныстыру.

Жоспар:

1. «ЭЕМ-нің архитектурасы» ұғымы.

2. Дербес компьютердің базалық конфигурациясы.

3. Дербес компьютердің ішкі құрылымы.

4. Енгізу-шыгару құрылгылары.

5. Жады құрылымы.

Кілттік сөздер: арихитектура, құрылғылар, топтама.

Иллюстрациялық материал: «ЭВМ архитектурасы» слайды.