SÁLOVÉ POČÍTAČE. Principy počítačů. Literatura. Harvard Mark I Grace Murray Hopper ENIAC

PP 2003/2004 ZS

RNDr. David Obdržálek

Principy počítačů

SÁLOVÉ POČÍTAČE

PP 2003/2004 ZS


Literatura • www.computerhistory.org • C.Wurster: Computers – An Ilustrated History • R.Rojas, U.Hashagen: The First Computers – History and Architectures

„Myslím, že na světě je trh pro asi 5 počítačů.“ Thomas Watson, 1943

PP 2003/2004 ZS


Harvard Mark I

PP 2003/2004 ZS

Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark 1


Grace Murray Hopper

1944-1959 • • • •

Howard Hathaway Aiken (1900-1973) standardní elektromechanické prvky +-*/, logaritmy, trigonometrické funkce 18 x 2.5 m, 5 tun, 530 mil drátu, 760 000 součástí, 3304 relé. • program na děrné pásce bez návratu • plně automatický, možné dlouhé výpočty (balistické tabulky)

PP 2003/2004 ZS


PP 2003/2004 ZS


ENIAC

Electronic Numerical Integrator and Computer

• uveden do provozu na Pensylvánské

univerzitě v roce 1946, • používal desetimístná dekadická čísla, • aritmeticko-logická jednotka obsahovala dvacet sčítaček, speciální násobičku, děličku a obvody pro výpočet druhé odmocniny, • programoval se pomocí propojování speciálních programových jednotek, • použita "rychlá" registrová paměť • 17 468 elektronek

1

PP 2003/2004 ZS


PP 2003/2004 ZS


ENIAC vs Pentium

Summer School

ENIAC

• • • • •

EDSAC – University of Cambridge (M.Wilkes) JOHNIAC – Rand Corporation ILLIAC – University of Illinois MANIAC – Los Alamos Laboratory WEIZAC – Weizmann Institute in Israel

PP 2003/2004 ZS


EDVAC

Electronic Discrete Variable Automatic Computer

Pentium @ 150MHz

rychlost (součtů/s)

5 000

300 000 000

paměť

200 čísel

512 000 Bytů L2 cache

prvky

17 500 elektronek 6 000 přepínačů 10 000 kondenzátorů 70 000 odporů 1 500 relé

4 000 000 tranzistorů

velikost

3m výška, plocha 167m2

29x21 mm

hmotnost

30 tun

<20g

PP 2003/2004 ZS


Stojany počítače EDVAC

•binární aritmetika •vnitřní paměť na rtuťových zpožďovacích linkách •řízení programem uloženým v paměti •následoval UNIVAC

PP 2003/2004 ZS


PP 2003/2004 ZS


„von Neumannova architektura“

John Louis von Neumann 1903- 1957

Operační paměť

Vstupní zařízení

• americký matematik maďarského původu • zakladatel „teorie her“ • koncepce programovatelného počítače se stala základem pro realizaci moderních programovatelných strojů

1

ALU

Výstupní zařízení

Řadič

Tok dat Řídící signály řadiče Stavová hlášení

1

2

1959

1958

1956

Je po dno hy tk bl a p iv ro éř o ád pe ov ra é č ce ár v Př ce e as ru yn še c h ní rn , u on ni ní ver či zá nn ln N os í r ep t o eg ří m bv ist é od ry, ad ů V re I/O i rt s ov uá án ln í íp am ěť

Zkonstruován na universitě v Cambridge Obsahoval 3500 elektronek První počítač s programem uloženým v paměti Programování mnemonickým kódem, např. A45 - add 45 • Rekonstrukce programu pro EDSAC na universitě Warwick, simulátor pro PC

1954

• • • •


Zdokonalování von Neumannovy koncepce

1949

Delay Storage Počítač EDSAC (1949) Electronic Automatic Computer

PP 2003/2004 ZS

F N orm eu u m lac an e no vo vy n In de ko xr nc eg ep ist ce ry


1947

PP 2003/2004 ZS

1

PP 2003/2004 ZS


PP 2003/2004 ZS


Jeden byte akumulátoru v počítači Borroughs 205 (cca 1954)

Počítače IBM • IBM 604 (1948) - elektronkový s registry • IBM 701 (1952) - elektronkový s paměťovou elektronkou • IBM 650 (1954) - elektronkový s magnetickou bubnovou pamětí • IBM 704 (1956) - feritové paměti • IBM 7090 (1960) - první počítač vybavený polovodičovou technologií

PP 2003/2004 ZS


Desítkový čítač s elektronkami

PP 2003/2004 ZS


Ovládací panel bloku počítače

3

PP 2003/2004 ZS


PP 2003/2004 ZS


Manchester Mark I (1948)

Feritová paměť

(F.C. Williams a Tom Kilburn)

• 32-bitové slovo, • sériová binární aritmetika, používající pro záznam čísel jejich dvojkový doplněk, • hlavní paměť 32 slov s náhodným přístupem, rozšiřitelná až na 8192 slov • rychlost výpočtu asi 1,2 ms na jednu instrukci.

PP 2003/2004 ZS


PP 2003/2004 ZS


Ferranti Mark I (1949)

Ferranti Mark I (1949)

• Paměť byla organizována jako 20-ti bitové adresovatelné řádky, kde instrukce měla délku jedné a data dvou řádek. • Aritmetika 40-ti bitová, obsahující hardwarovou sčítačku a násobičku (akumulátor měl dvojnásobnou délku) a logické instrukce. • Sada osmi speciálních registrů používaných pro modifikace adres v instrukcích, se zvláštní aritmetikou a testovacími instrukcemi.

• Hardware mohl provádět padesát jednoadresových instrukcí se standardním časem provádění instrukce 1,2 ms; jediná instrukce násobení trvala 2,16 ms. • Paměť s náhodným přístupem rozdělená na osm stránek, jedna stránka definována jako 64 řádků po dvaceti bitech.

PP 2003/2004 ZS


Ferranti Mark I (1949) • Sekundární paměť na magnetických bubnech obsahovala 512 stránek, dvě stránky na jednu stopu s přístupovým časem 30 ms. • Instrukce pro operace vstupu a výstupu zahrnovaly čtení a děrování pětistopé děrné pásky, a přenos jedné stránky mezi primární a sekundární pamětí.

PP 2003/2004 ZS


Program na stroji Ferranti Mark I • Záznam do děrné pásky jako pětibitové ekvivalenty • Číslo 10001 11011 10100 01001 10001 11001 01010 10110

zapsáno jako Z"SLZWRF. • Instrukce zapsány přímo pětibitovými znaky, např. /E@A:SIU?DRJNFCKTYLWHZPQOBG:MXVL

4

PP 2003/2004 ZS


PP 2003/2004 ZS

IBM 360 (1964)

Vývoj v Čechách

• postaven na integrovaných obvodech • zásadní změny výstavby

• První návrh počítače představen v Badatelském ústavu matematickém (1947) • Některé části návrhu pokusně realizovány, např. elektronková násobička • Založeno oddělení počítacích strojů v Ústředním ústavu matematickém ČSAV • Projekt M1 - Fourierova transformace (1952)

– stavebnicová konstrukce – jednotná struktura dat a instrukcí – jednotný způsob připojování periferií – ochrana dat v paměti

• tato koncepce zůstala dlouho zachována

PP 2003/2004 ZS


SAPO (1958) (1)

aritmetické jednotky a řadič

generátor impulsů

ovládací panel a I/O

magnetická bubnová paměť

PP 2003/2004 ZS



PP 2003/2004 ZS


SAPO (2) • • • • • • • •

reléová technologie, 400 elektronek, 700 relé binární aritmetika v pohyblivé řádové čárce délka slova 32 bitů magnetická bubnová paměť 1024 slov pětiadresové instrukce rychlost práce 5 op/s trojnásobná redundance ALU 15 střadačů, paralelní operace

PP 2003/2004 ZS


EPOS 1 (1963)

Prof. Antonín Svoboda

• Předcházely ověřovací práce na projektech E1a a E1b • 8000 elektronek, feritová paměť, 20000 op/s • vnější a vnitřní sdílení času (HW) • stavebnicovost • spolehlivost (samoopravné kódy)

• *14. října 1907 v Praze • pracoval na vývoji vojenských zaměřovačů pro řízení protiletecké obrany • za války odešel nejdříve do Francie a potom do USA - firma ABAX • po roce 1946 koncepční práce na projektech SAPO a EPOS (Svobodovy mapy) • 1964 odešel opět do USA • †18. května 1980

5

PP 2003/2004 ZS


Generace počítačů 0. relé, jednotky operací za sekundu (Z, Harvard M1) 1. 1951 – elektronky, bubnová paměť 1kB, 0.01MIPS (ENIAC, UNIVAC) 2. 1957 – tranzistory, ferritová paměť 10kB, 0.1MIPS (IBM 1401, IBM 7070) 3. 1964 – SSI, ferritová paměť 1MB, 1MIPS (IBM 360) 3.5 1971 – MSI, paměť MSI 1MB, 1MIPS (IBM 370) 4. 1981 – LSI, paměť 10MB, 10MIPS (IBM 308X)

6

SÁLOVÉ POČÍTAČE. Principy počítačů. Literatura. Harvard Mark I Grace Murray Hopper ENIAC

Recommend Documents