Студопедия — Джон Маучли и Джон Преспер Эккерт создатели ENIAC и концепции хранимой программы
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Джон Маучли и Джон Преспер Эккерт создатели ENIAC и концепции хранимой программы






14 февраля 1946 года был запушен первый действующий электронный цифровой компьютер под названием ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Он содержал 18 тысяч электронных ламп, 6 тысяч переключателей и весил 30 тонн, 4 тысячи неоновых лампочек были на лицевой части машины, которые регистрировали состояния различных компонентов компьютера. Благодаря вакуумно-ламповой технологии его быстродействие более, чем в тысячу раз превысило достижение «Марк-1». ENIAC мог умножать за 2,8 мс, делить за 24 мс. ENIAC не использовал двоичную систему, упрощая работу операторов, читающих результаты без преобразования из двоичных кодов. Самое длинное число, обрабатываемое этой машиной, содержало 20 цифр. В главном программном устройстве была заложена информация для всех команд и переходов. Программа вычислений не сохранялась в памяти вместе с данными и не могла быть изменена. Создатели ENIAC Джон Маучли (30.08.1907 – 01.1980)и Джон Эккерт (09.04.1919 --) познакомились и подружились летом 1941 года в физической школе Мура Пенсильванского университета. Их объединяла страсть к изобретательству и вера в вакуумно-ламповую технологию. В августе 1942 года Маучли составил проект «Использование быстродействующих устройств на электронных лампах для вычислений», но только в 1943 году Артиллерийский департамент выделил 400 тыс. долларов для засекреченной разработки электронного универсального компьютера.

Еще во время создания ENIAC Маучли и Эккерт стали обдумывать возможности улучшения проекта с целью обеспечения хранения в памяти не только данных, но и команд их обработки, т. е. программ. Новый проект и созданный по нему компьютер получили название EDVAC (Electronic Discrete Variceble Automatic Computer). Устройство памяти в компьютере EDVAC Эккертом впервые были выполнены на ртутных линиях задержки. С позиции сегодняшнего дня принцип хранимой программы считается наиболее важной идеей компьютерной архитектуры и, как утверждают некоторые ученые, единственной, вызвавшей вторую промышленную революцию XX века.

Осенью 1944 года с работами Маучли и Эккерта познакомился Джон фон Нейман, блестящий математик, участвующий в то время в Манхэттенском проекте по созданию атомной бомбы, он прекрасно понял, что представляет собой этот компьютер для научных исследований. В июне 1945 года он подготовил отчет «Предварительный доклад о машине EDVAC», в котором дал описание основных элементов компьютера и логики его работы. Интересно привести основные положения доклада:

· Так как законченное устройство будет универсальной вычислительной машиной, оно должно содержать несколько основных органов, таких как орган арифметики, памяти, управления и связи с оператором. Мы хотим, чтобы после начала вычислений работа машины не зависела от оператора.

· Очевидно, что машина должна быть способна запоминать некоторым образом не только цифровую информацию, необходимую для данного вычисления… но также и команды, управляющие программой, которая должна производить вычисления над этими же числовыми данными.

· Если, однако, приказы (команды) машины свести к числовому коду и если машина сможет некоторым образом отличать число от приказа (команды), то орган памяти можно использовать для хранения как чисел, так и приказов (команд) (идея выдвинутая еще в начале 1944 года Эккертом).

· Если память для приказов (команд) является просто органом памяти, то должен существовать еще орган, который может автоматически выполнять приказы (команды), хранящиеся в памяти. Мы будем называть этот орган управляющим.

· Поскольку наше устройство должно быть вычислительной машиной, в нем должен иметься арифметический орган… устройство, способное складывать, вычитать, умножать и делить.

· Наконец, должен существовать орган ввода и вывода, с помощью которого осуществляется связь между оператором и машиной.

Военный представитель проекта Герман Голдстайн размножил проект и разослал его многим ученым Америки и Англии. Доклад произвел большое впечатление в научном мире, а т. к. имя Неймана было широко известно, никто не усомнился в его приоритете (до сих пор архитектуру компьютера, основанную на вышеприведенных положениях доклада, называют неймановской).

Маучли и Эккерт, лишенные возможности по соображениям секретности опубликовать материалы по своему изобретению, были глубоко возмущены действиями Голдстайна, предоставившему это сделать человеку, который подключился к их работе в качестве консультанта только практически через год, и опасались, что публикация Неймана помешает им получить патент.

Так оно и случилось. Администрация школы Мура настаивала на том, чтобы члены группы отказались от своих авторских прав на ENIAC и EDVAC. Маучли и Эккерт отвергли требование администрации и в конце марта 1946 года, через полтора месяца после торжественного пуска их первенца, компьютера ENIAC, покинули университет. 22 март 1946 года Нейман и Голдстайн попытались получить патент на EDVAC, обосновывая свои требования на «Первом отчете». Они обратились в юридическое отделение Пентагона. 3 апреля 1947 года армия отказала им, аргументируя это тем, что хотя «Первый отчет» квалифицируется как опубликованное доказательство, но уже слишком поздно, т. к. патенты выдаются в течение года после публикации свидетельства. EDVAC пришлось стать общественной собственностью. Маучли и Эккерт были озадачены в равной степени. Они знали, что патент по праву принадлежит им.

С февраля 1946 года ENIAC участвовал в решении задач секретного характера, связанных с созданием водородной бомбы, Первую задачу, которую существующие вычислительные машины решали за 40 часов, ENIAC вычислял за 20 секунд(!).

Следующим серьезным достижением Маучли и Эккерта стало созданиесовместно с фирмой Remington Rand компьютера UNIVAC. Это была единственная в мире коммерческая ЭВМ общего назначения, достаточно сказать, что было продано 46 экземпляров этой машины. UNIVAC был самым быстродействующим компьютером, созданным к тому времени (1951 год). Его «изюминка» – память с хранимой программой, а программируемы команды записывались на магнитную ленту. UNIVAC содержал только 5 00 электронных ламп и был более компактен, чем предшественники. В то время как ENIAC работал с частотой 100 000 Гц, у UNIVAC она была 2,5 млн импульсов в секунду. В отличие от двадцати 10-разрядных слов ENIAC, UNIAC имел во внутренней, быстродействующей памяти 1 000 слов.

В 1963 году, после 73 500 часов работы, UNIAC отправили в «отставку». Сегодня части этой машины можно увидеть в Смитсоновском институте.

После UNIVAC Маучли и Эккерт создали компьютер LARC, первую машину, в которой были заложены идеи мультипрограммирования и мультипроцессирования.

Маучли и Эккерт вписали в историю компьютерной техники монументальную страницу.

 

Мрис Уилкс и Том Килбурн – создатели первых компьютеров с хранимой программой

 

Несмотря на то, что концепцию хранимой в памяти компьютера программы выдвинул в январе 1944 года Джон Эккерт, все же первые машины с хранимой программой заработали в Англии, в Кембриджском и Манчестерском университетах.

Морис Уилкс (род. 26.07.1913г.), профессор Кембриджа, который прослушал курс лекций по машине EDVAC в школе Мура, в ноябре 1946 года начал и в 1949 закончил и запустил компьютер EDSAC, на два года раньше, чем в США заработал EDVAC.

А в Манчестерском университете Том Килбурн (род 1921г., умер в январе 2001 года) вместе с Джеффри Тутиллом создает компьютер с хранимой программой под названием Small-Scale-Experimental-Machine, или сокращенно Baby, еще раньше – в июне 1948 года

Но не только созданием компьютеров с хранимой программой эти два корифея компьютерной науки прославили свои имена, в дальнейшем они выдвинули ряд идей и принципов, которые с успехом применяются в наше время.

В сущности, машина EDSAC была прямой копией проекта EDVAC, но в части, касающейся вопросов программирования, Морис Уилкс явился в некотором роде первооткрывателем. Устав кодировать каждую команду с помощью двоичного кода, он занялся поисками более удобного способа общения с машиной. Первым результатом этих усилий явились новые коды, составленные из букв и коротких слов, взятых из английского языка. Он ввел мнемонику, где каждая команда изображалась одной заглавной буквой: S обозначала «вычитание», T – «передать информацию в память», Z – «остановка машины» и т. д.

Но, пожалуй, более ценным новшеством, чем мнемоника, введенная на EDSAC, явилась библиотека подпрограмм. Надо сказать, что программисты уже были знакомы с понятием подпрограммы. Грей Хоппер и ее коллеги имели блокноты с записью наиболее употребляемых подпрограмм, чтобы в случае необходимости не составлять их заново.

Проблема состояла в том, что адреса расположения команд и переменных подпрограммы в памяти менялись в зависимости от ее размещения в последней. Настройка программ на определенное место в памяти, очевидно, нуждалась в автоматизации, и впервые это было сделано в компьютере EDSAC. Программисты EDSAC начали с написания набора унифицированных подпрограмм, которые и образовали библиотеку. После этого достаточно было ввести лишь короткую команду, чтобы компьютер самостоятельно проделал всю работу по настройке и размещению подпрограммы внутри основной программы.

Морис Уилкс назвал мнемоническую схему для EDSAC и библиотеку подпрограмм собирающей системой (по-английски assembly system – отсюда слово «ассемблер»), поскольку она собирала последовательности подпрограмм. Так что Морис Уилкс по праву считается создателем (1949 год) одного из так называемых языков ассемблера.

В 1958 году был введен в эксплуатацию компьютер EDSAC-II. При конструировании этой машины были впервые воплощены идеи микропрограммирования. Известно, что один из важнейших вопросов, которые приходится решать при конструировании компьютера, заключается в том, как управлять в компьютере потоками электрических сигналов, переносящих информацию. В настоящее время существуют, в принципе, два метода построения систем или устройств управления. Один из методов состоит в том, что системе придают «жесткую», т. е. неизменяемую, схему внутренних соединений и в таком виде присоединяют к другим электрическим цепям процессора. Другой подход, позволяющий получить более гибкую, более простую, а в ряде случаев и более дешевую систему управления, сводится к тому, что систему управления заменяют программой, содержащей подробные инструкции в кодированной форме по управлению машиной. Такую программу помещают в отдельный блок памяти, который входит в состав процессора.

 

После двух лет исследований Мори Уилкс пришел к выводу, что наилучший подход к конструированию системы управления состоит в том, чтобы рассматривать ее как матрицу, или прямоугольную таблицу, в которой каждый горизонтальный ряд клеток соответствует одному такту, а каждый вертикальный столбец – одной из линий передачи управляющих сигналов. При таком подходе выбор последовательности операций упрощается и сводится к тому, что в клетках каждого горизонтального ряда должны быть проставлены двоичные символы, которые образовали бы нужную комбинацию: для каждой управляющей линии (столбца), которая во время данного такта должна быть включена, следует в соответствующей клетке поставить единицу, а в клетках тех линий, которые должны быть отключены, записать нули.

Аппарат, эквивалентный управляющей матрице, представляет собой простое запоминающее устройство, построенное из повторяющихся элементов. Содержимое каждой ячейки в ряду определяет состояние соответствующей линии управления в течение одного такта. Набор двоичных цифр, образующий одну макроинструкцию, служит теперь просто для того, чтобы выбрать подходящий ряд или последовательность рядов в управляющей памяти. Иными словами, макроинструкция становится адресом, обозначающим ряд. Ввиду этого построение системы управления из задачи конструирования электронного устройства превращается в задачу разработки программного обеспечения. Сложность ее состоит теперь не в том, чтобы подобрать правильную комбинацию схем с жесткими связями для генерации управляющих сигналов, а в том, чтобы правильно определить комбинации единиц и нулей, которые нужно записать в управляющую память

Каждый ряд клеток в управляющей памяти Уилкс назвал микроинструкцией, а каждую последовательность рядов, выполняющих одну макроинструкцию – микропрограммой. Принцип микропрограммирования облегчил понимание функций управления, а благодаря тому, что сложные схемы управления оказались замененными матрицей из повторяющихся запоминающих ячеек, упростилось построение аппаратуры. Теперь стало возможным изменять систему управления, не конструируя заново аппаратную часть. Методу микропрограммирования предстояло стать популярным двумя десятилетиями позже, в начале 70-х годов.

В 1951 Уилкс совместно с двумя коллегами, Дэвидом Уиллером и Стенли Гиллом написал первый учебник по программированию.

К 60-м годам стало ясно, по какому направлению пойдет развитие компьютеров. Как писал в те годы Уилкс, «первые компьютеры в известном смысле были вещью для программиста», и довольно скоро стала очевидна неэффективность такого использования дорогого и дефицитного оборудования. На смену однопрограммному режиму работы пришли многопрограммный режим и режим разделения времени. «Оно не было следствием какого-либо нового принципа, просто стало ясно, что существующие технические средства можно использовать гораздо лучше, чем до сих пор», -- писал М. Уилкс. В США, Англии и СССР развернулись работы по созданию систем с разделением времени.

 







Дата добавления: 2015-08-30; просмотров: 1665. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час...

Этапы творческого процесса в изобразительной деятельности По мнению многих авторов, возникновение творческого начала в детской художественной практике носит такой же поэтапный характер, как и процесс творчества у мастеров искусства...

Тема 5. Анализ количественного и качественного состава персонала Персонал является одним из важнейших факторов в организации. Его состояние и эффективное использование прямо влияет на конечные результаты хозяйственной деятельности организации.

Гносеологический оптимизм, скептицизм, агностицизм.разновидности агностицизма Позицию Агностицизм защищает и критический реализм. Один из главных представителей этого направления...

Функциональные обязанности медсестры отделения реанимации · Медсестра отделения реанимации обязана осуществлять лечебно-профилактический и гигиенический уход за пациентами...

Определение трудоемкости работ и затрат машинного времени На основании ведомости объемов работ по объекту и норм времени ГЭСН составляется ведомость подсчёта трудоёмкости, затрат машинного времени, потребности в конструкциях, изделиях и материалах (табл...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия