Предмет «Арифметические и логические основы вычислительных машин» является одним из первых специальных курсов, который формирует у студентов понимание основополагающих вопросов организации ЭВМ, принципы построения отдельных составных частей ЭВМ, их взаимосвязь.

Untitled

Цели данного учебного предмета :

Изучить понятия систем счисления и их классификацию, а так же формы представления чисел
Изучить сведения об основных формах хранения и преобразования числовой информации, способах ее кодирования
Приобрести теоретические и практические знание и навыки выполнение основных арифметических операций в двоичной (и др.) системах счисления
Изучить минимизацию логических функций разными методами
Приобрести знания и понимая структурных и логических схем, реализующих алгоритмы арифметических и др. операций
Изучить синтез логических схем в различных базисах
Изучить формы и особенности различных последовательных логических устройств
На практике рассмотреть работу с НЯП (низкоуровневыми языками программирования) в эмуляторе х86

Содержание

Вводная

<aside> 💡 Электро́нная вычисли́тельная маши́на (сокращённо ЭВМ) — комплекс технических, аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации, вычислений, автоматического управления

</aside>

<aside> 💡 Компьютер (англ, computer — вычислитель) представляет собой программируемое устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

</aside>

<aside> 🚨 Т.Е. не каждый компьютер это ЭВМ, но любая ЭВМ это компьютер

</aside>

История ЭВМ

Лента времени

1642 г. — французский математик Блез Паскаль сконструировал первую механическую счетную машину «Паскалина», которая могла механически выполнять сложение чисел.
1673 г. — Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических действия.
Первая половина XIX в. — английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер. Бэббидж называл его аналитической машиной. Он определил, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Компьютер по Бэббиджу — это механическое устройство, программы для которого задаются посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).
1941 г. — немецкий инженер Конрад Цузе построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле.
1943 г. — в США на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал компьютер под названием «Марк-1». «Марк-1» имел размеры: 15 * 2 * 5 м и содержал 750 000 деталей. Машина была способна перемножить два 32-разрядных числа за 4 с.
1943 г. — в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Проспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAC на основе электронных ламп.
1945 г. — к работе над ENIAC был привлечен математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. В своем докладе фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования компьютеров,
1947 г. — Экертом и Мочли начата разработка первой электронной серийной машины UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый образец машины (UNIVAC-1) был построен для бюро переписи США и пущен в эксплуатацию весной 1951 г.
1951 г. — Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников для хранения цифровой информации. В машине «Whirlwind-1» впервые была применена память на магнитных сердечниках. Она представляла собой 2 куба с 32-32-17 сердечниками, которые обеспечивали хранение 2048 слов для 16- разрядных двоичных чисел с одним разрядом контроля на четность.
1952 г. — фирма IBM выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4000 электронных ламп и 12 000 диодов. В этой машине впервые была применена косвенная адресация и впервые появились каналы ввода — вывода.
1952 г. — фирма Remington Rand выпустила ЭВМ UNIVAC-t 103, в которой впервые были применены программные прерывания. Сотрудники фирмы Remington Rand использовали алгебраическую форму записи алгоритмов под названием «Short Code» (первый интерпретатор, созданный в 1949 г. Джоном Мочли).
1956 г. — фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение их позволило создать новый тип памяти — дисковые запоминающие устройства (ЗУ)
1956 г. — фирма Ferranti выпустила ЭВМ «Pegasus», в которой впервые нашла воплощение концепция регистров общего назначения (РОН). С появлением РОН устранено различие между индексными регистрами и аккумуляторами, и в распоряжении программиста оказался не один, а несколько регистров-аккумуляторов.
1957 г. — группа под руководством Д. Бэкуса завершила работу над первым языком программирования высокого уровня, получившим название ФОРТРАН. Язык, реализованный впервые на ЭВМ IBM 704, способствовал расширению сферы применения компьютеров.
1974 г. — несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера — устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя. СИСТЕМА НА ЧИПЕ
Конец 1975 г. — Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, позволивший пользователям просто общаться с компьютером и легко писать для него программы.
1981 - 1978 г. году компания Intel выпустила первый 16-битный микропроцессор 8086. Его разработка велась более двух лет. Процессор производился по 3-мкм техпроцессу, содержал 29 000 транзисторов. Объем памяти достигал 1 Мб. Тактовая частота составляла 4 МГц — 10 МГц, разрядность регистров и шины данных была 16 бит, а разрядность шины адреса — 20 бит. Intel 8086 отличался скоростью работы. Для увеличения продаж 8086 Intel выпустила процессор 8088, который во многом соответствовал предшественнику. Только уменьшилась ширина шины, с 16 бит до 8 бит. Подобное изменение позволило процессору работать с 8-разрядными микросхемами поддержки. Также несколько изменилась архитектура. В микропроцессоре Intel 8088 использовалась очередь упреждающей выборки длиной 4-байта, а не 6-байт. Так же компания IBM представила персональный компьютер IBM PC. В качестве основного микропроцессора компьютера использовался 16-разрядный микропроцессор Intel-8088, который позволял работать с 1 мегабайтом памяти.