Arhitectura calculatoarelor

CURS 1 Evoluţia calculatoarelor personale

Istoric

Dispozitivele de calcul au evoluat de-a lungul timpului parcurgând mai multe etape.

Dispozitive de calcul simple

i) ABAC (numărător)

ii) Între anii 1600 - , un matematician cunoscut , John Napier (1550 – 1617) inventează un dispozitiv cu bastonaşe crismatice pe care sunt înscrise produsele 1,2,3, ,9 ale cifrelor => Înmulţiri.

iii) Prin 1600 , E. Gunter (1581-1626) a construit ceea ce se numeşte scara logaritmică – se putea realiza x a două numere prin adunarea a 2 segmente.

log(a x b) = log(a)+log(b)

iv) E.Wingate a perfectionat scara logaritmica si a creat rigla de calcul

Dispozitivele amintite necesitau operare exclusiv manuala In 1642 , matematicianul Blaise Pascal (1623-1662) a inventat o masina de adunat mecanica , utilizata de tatal sau care era administrator financiar. Masina consta din 6 cilindri care aveau reprezentate cifrele 0 9 pe cate o banda La fiecare rotatie cu 1/10 din lungimea cercului corespunzator se schimba cifra , iar fiecare 10 atins de un cilindru determina trecerea automata pe cilindrul urmator a unei unitati de ordin superior. Astfel suma a 2 nr rezulta in urma rotatiilor succesive facute pt primul si al doilea nr.

Le Pan (1725) si Schilt (1851) au reusit sa realizeze o masina de adunat in care cifrele se scriau cu clape Vestitul matematician Gottfried von Leibnitz (1646-1716) a construit masini de adunat(1694) si inmultit (1704) inventand un cilindru suplimentar care permitea repetarea adunarilor in vederea efectuarii unei multimi ( antrenor). Dizpoizitivele de calcul descrise de el pt efectuarea celor 4 operatii aritmetice au fost utilizate pana in zilele noastre.

In 1820 , Thomas De Colmar a creat prima masina de + si x ce a intrat in cartea economica.

Intre 1834-1854 , Charles B. de Sage a proiectat o masina care folosind rotite de calcul zecimal urma sa execute o + intr-o secunda. Aceasta masina nu a fost complet realizata La realizare a contribuit si Ada Byron.

Cebsel (1821-1894 ) a construit o masina de + si x cu miscare continua care semnala sonor miscarea manivelei. Viteza de lucru a acestor masini creste de la 10 operatii pe sec prin inlocuirea miscarii manuale a manivelei prin cu operatori electrici.

In 1920 spaniolul Torres Y Quevedo a prezentat o masina de + si x nr fiind introduse prin clape.

CURS 2 Masini Analogice

In prima jumatate a secolului al XX-lea au fost inventate masini analogice care transformau probleme matematice intr-una bazata pe marimi fizice( unghiuri , intensitatea curentului electric) pe baza unei analogii.

Un exemplu de transpunere a unei probleme numerice in termeni anlogici este reducerea x a 2 nr la + a doua segmente folosind scara logaritmica.

Calculatoare electronice

La mijlocul sec al XX-lea apar primele calculatoare electronice (care pot fi si ele numerice/digitale)capabile sa rezolve probleme complexe.

Orice calculator electronic trebuie sa fie capabil :

- sa memoreze informatii (date & programe)=> trebuie sa posede un dispozitiv de memorare

- sa comande executia operatiilor => contine un dispozitiv de comanda si executie; dispune de un dispozitiv aritmetico-logic

In scopul realizarii legaturii intre comp si exterior apar dispozitive de introducere – extragere a datelor.

Primul calculator electric a fost construit in 1943 si s-a numit ENIAC ; folosea o viteza de 32.000 op/sec ; era bazat pe tuburi electronice.

In 1947 John von Noriman stabilea principiile de baza pentru calculatoarele clasice. Arhitectura Noriman ramane valabila pana astazi. La un moment dat unitatea centrala(u.c.) a calculatorului executa o singura instructiune, ea fiind retinuta in memoria de baza a calaculatorului.

G1 – 1943 – 1956

Principalele componente fizice ale acestor calculatoare erau tuburile electronice pt circuitele logice si tamburul magnetic rotativ pentru memorie. Viteza de lucru era cuprinsa intre 50 – 30.000 operatii/sec iar memoria interna de 2 kb. Programarea acestor calculatoare era dificila folosindu-se limbajul masina.

ENIAC – 1943 – contine 18.000 tuburi electronice , 7.500 relee si 7.000.000 rezistente ; ocupa 14,5 m2 si cantarea 30t

CIFA – 1956

MECIPT – 1961 (Poli Timisoara)

CETA – 1961 (Poli Timisoara)

DACICC – r – 1959 (Institutul de Calcul Cluj)