410054, Саратов, ул. Политехническая, 77
Научно-техническая библиотека СГТУ
тел. 52-63-81, 52-56-01
Регистрационный
номер
© Саратовский государственный
технический университет
Определение Программирование – теоретическая и практическая деятельность по обеспечению программного управления обработкой данных, включающая создание программы, а также выбор структуры и кодирования данных.
Определение Прикладное программирование – разработка и отладка прикладных программ.
Определение Структурное программирование – метод программирования, предусматривающий создание понятных, локально простых и удобочитаемых программ, характерными особенностями которых являются модульность, использование унифицированных структур следования, выбор и повторения, отказ от неструктурированных передач управления, ограниченное использованием глобальных переменных. Идея меток предложена в СССР в 1960 г.
Определение Программа -
1. данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки данных в целях реализации определенного алгоритма.
2. упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке; последовательность предложений языка программирования, описывающих алгоритм решения задачи.
Определение Данные - информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при участии человека. Различают входные и выходные данные, управляющие, проблемные, числовые, текстовые и другие данные.
Определение Программирование – процесс составления программы для вычислительной машины.
Определение Программа– формулировка алгоритма в форме, допускающей его непосредственную реализацию на аналоговом или цифровом вычислительном устройстве. Для представления алгоритма служит язык. (Г. Паули. Малый толковый словарь по вычислительной технике. - М.:Энергия. 1975. 295с)
Определение Данные – любая информация, представляемая символами (цифрами, буквами или специальными знаками) или их последовательностями.
Першиков В.И. Савинков В.М. Толковый словарь по информатике.- М.: Финансы и статистика. 1995. 544с.
Провозвестники компьютерной эры
Впервые состав и назначение функциональных средств автоматической вычислительной машины определил в 1834 году английский математик и экономист Ч. Бэббидж (1792-1871) в своем неосуществленном проекте аналитической машины. Проект содержал более 200 чертежей различных узлов.
Основные механические составные части вычислительной машины:
1. хранилище для чисел – память;
2. фабрика – устройство для производства арифметических действий над числами;
3. без названия – устройство, управляющее операциями машины в нужной последовательности, включая перенос чисел из одного места в другое;
4. устройство для ввода и вывода чисел.
В 1906г. сын Бэббиджа выполнил демонстрационные модели некоторых частей машины.
Оценка длительности выполнения операций: сложения и вычитания – 2с;
умножения и деления – 1 мин.
1842 г. - Женева. Итальянский военный инженер Л.Ф. Менабреа опубликовал небольшую рукопись «Очерк об аналитической машине, изобретенной Чарльзом Бэббиджем», написанную на основе лекций, прочитанных в 1840 г. в Турине. На английский язык эту рукопись перевела ученица и помощница Бэббиджа Ада Лавлейс дочь поэта Дж. Г. Байрона, снабдив перевод подробнейшими комментариями, которые, по своей сути, были посвящены проблемам использования аналитической машины, т.е. проблемам программирования: «Аналитическая машина ткет алгебраические образы». При участии Бэббиджа она составила первые программы для решения двух линейных уравнений и для вычисления чисел Бернулли.
1890 г. - Голлерит построил табулятор, который является суммирующей машиной. Она прощупывала отверстия на перфокартах, воспринимала их как соответствующие числа и подсчитывала их. Использовалась 80-колонная перфокарта. Суммирующая машина использовалась в обработке данных переписи в США, Австрии, Канаде, Норвегии и др. странах. 1897 г., Россия, первая Всероссийская перепись населения. Голлерит приезжал для её организации в Россию.
1896 г. - Голлерит основал всемирно известную фирму Computer Tabulating Recording, специализирующуюся на выпуске счетно-перфорационных машин и перфокарт. В дальнейшем эта фирма была преобразована в фирму International Business Machines (IBM).
1903 г. Дублинский бухгалтер П. Лудгейт понял значение условных переходов и впервые ввел трехразрядные команды, а также разработал принцип распределения адресов по ячейкам запоминающего устройства.
1914 г. Испанский инженер и изобретатель Л. Торрес де Кеведо опубликовал «Очерки по автоматике», в которых он впервые употребил термин «автоматика». Он в проекте аналитической машины использовал достижения электромеханики тех лет. Машины имели устройство программного управления и схему условного перехода. 1920 г. – другой вариант вычислительной машины – представление чисел в форме «с плавающей запятой».
В чем суть достижений Чарльза Бэббиджа и Ады Лавлейс?
- идея программного управления процессом вычисления;
- предполагалось использование перфокарт для ввода и вывода данных и для цели управления, а также для обмена и передачи чисел в самой машине;
- изобретение системы предварительного переноса для ускорения вычислений;
- применение способа изменения хода вычисления (команда условного перехода);
- введение понятия циклов операций и рабочих ячеек.
Дополнительно - наметки таких понятий, как подпрограмма и библиотека подпрограммы, модификация программ и индексный размер.
Чарльз Бэббидж – «библиотека»;
Ада Лавлейс – «цикл», «рабочая ячейка».
Создание первых компьютеров
1933-36 г.г. – немецкий учёный К. Цузе построил модель механической вычислительной машины, в которой использовалась двоичная система счисления, форма представления чисел с плавающей запятой, трехадресная система программирования и перфокарты. Условный переход не был предусмотрен.
1938 г. – модели Z1, затем Z2, Z3 (время сложения 0.3 с, умножения - 4.5 с), Z4 и Z5 - релейные автоматические вычислительные машины.
1945 г. – машинно-ориентированный язык Plankalkül («исчисление планов»- алгоритмический язык).
1940-46 г.г. – США – Д. Штибитц, С. Уильямс - релейные автоматические вычислительные машины (1940 г. - «Bell – модель 1», 1946 – компьютер общего назначения содержал 9000 реле, занимал площадь 90 м2 и весил 10 т). Сложение выполнялось за 0,3 с, умножение – за 1 с. Для ввода использовалась перфолента, для вывода – стандартное телетайпное оборудование.
1937г. – США Г.Айкен, К.Лейк - «Марк -1» (1939- 1944г.г. - создание, 15 лет - непрерывная работа машины).
1939 г. – впервые электронные лампы применены американским профессором физики и математики Д. Атанасовым. Опытный образец способен решать систему уравнений с 29 неизвестными. 15 февраля проведена первая демонстрация.
1942 г. – профессор электротехнической школы Мура Пенсильванского университета Д. Маучли представил меморандум «Использование быстродействующих электронных устройств для вычислений». В 1943 г. под руководством Д. Маучли и Д. Эккерта была начата работа над созданием ENIAC - первой электронной вычислительной машины. Она занимала помещение площадью 9х15 м2, весила 30 т, потребляла 150 кВт. ENIAC работала с тактовой частотой 100 кГц и выполняла операцию сложения за 0,2 мс, умножения – за 2,8 мс. Из 18000 ламп в ENIAC ежемесячно заменяли 2000. Программы не хранились в памяти, то есть программирование было внешним.
1946г. – Дж. Нейман (1903-1957), А. Беркс, Г. Голдстайн в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства» изложили идеи, которые стали основополагающими в становлении и развитии ЭВМ. Неймановский принцип хранимой программы.
1961г. – Под руководством Г. Килбурна осуществлялась разработка ЭВМ «Atlas» сотрудниками Манчестерского университета и фирмой Ferranti. Впервые была реализована концепция виртуальной памяти (кажущейся). Разработчиков этой машины считают родоначальниками современных операционных систем (ОС).
1960 г. – Фирма IBM разработала мощную вычислительную систему «Stretch» (IBM- 7030). В машине использовалось 169 000 транзисторов, имеющих частоту переключения 100 МГц. Сложение чисел с плавающей запятой – 1,5 мкс, умножение – 2,7 мкс.
1952 г. – Грейс Хоппер капитан ВМС США разработала первую программу компилятор А-О.
1957г. – Группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу первым языком программирования высокого уровня, получившим название Фортран.
1950-60 г.г. – Сложилась концепция математического обеспечения (software) – неотъемлемой части вычислительной машины. Математическое обеспечение + разработка алгоритмических языков (Фортран, Алгол, Кобол, Бейсик, PL/1) являются основным признаком машины второго поколения.
Середина 70-х гг. – создание персонального компьютера «Apple» С. Джобсом (фирма Atari) и С. Возняком (Hewlett Packard).
Структура ЭВМ
В простейшей форме ЭВМ представляет собой машину, которая принимает входную информацию, обрабатывает её в соответствии с программой, хранящейся в её памяти, и создаёт выходную информацию как результат обработки.
Под ЭВМ подразумевается большое число разнообразных машин, значительно различающихся по размерам, скорости и цене. Малыми ЭВМ обычно называют мини-ЭВМ, что отражает их относительно низкие цены, размер и вычислительную производительность.
В начале 70-х годов появился термин «микро-ЭВМ» для особо малых ЭВМ, наиболее дешёвых и содержащих всего несколько больших интегральных схем.
Большие ЭВМ значительно отличаются от мини- и микро-ЭВМ по размерам, производительности, цене, а также степени сложности структуры. Однако, основные понятия по существу одинаковы для всех классов ЭВМ, так как они связаны с несколькими хорошо определёнными идеями, о которых пойдёт речь.
ЭВМ состоит из пяти основных функционально независимых устройств: ввода, памяти, арифметико-логического, вывода и управления.
