Компьютер с хранимой программой: история и архитектура

Введение

Компьютер, хранящий инструкции программы в электронной или оптически адресуемой памяти. Компьютер с хранимой программой – это компьютер, который хранит инструкции программы в памяти с электронным или оптическим доступом. Это отличается от систем, в которых инструкции программы хранились с помощью коммутационных панелей или подобных устройств. Определение часто расширяется требованием, чтобы программы и данные в памяти обрабатывались единообразно или были взаимозаменяемыми.

Описание

В принципе, компьютеры с хранимой программой создавались с различными архитектурными особенностями. Компьютер с архитектурой фон Неймана хранит данные программы и инструкции в одной и той же памяти, а компьютер с архитектурой Гарварда имеет отдельные памяти для хранения программы и данных. Однако термин "компьютер с хранимой программой" иногда используется как синоним архитектуры фон Неймана. Джек Коупленд полагает, что "исторически неточно называть электронные цифровые компьютеры с хранимой программой "машинами фон Неймана"". Хеннесси и Паттерсон писали, что ранние машины Гарвардской архитектуры рассматривались как "отсталые сторонниками компьютеров с хранимой программой".

История

Концепция компьютера с хранимой программой восходит к теоретической концепции универсальной машины Тьюринга 1936 года. Фон Нейман был знаком с этой работой и убедил в ней своих коллег. Многие ранние компьютеры, такие как компьютер Атанасова-Берри, не были перепрограммируемыми. Они выполняли одну жестко заданную программу. Поскольку программных инструкций не было, хранение программ не требовалось. Другие компьютеры, хотя и программируемые, хранили свои программы на перфоленте, которая физически подавалась в систему по мере необходимости. В 1936 году Конрад Цузе в двух патентных заявках предвидел, что машинные инструкции можно хранить в той же памяти, что и данные. Компьютер «Baby» Манчестерского университета обычно признается первым в мире электронным компьютером, запустившим программу с хранимой программой – событие, произошедшее 21 июня 1948 года. Однако «Baby» не считался полноценным компьютером, а скорее прототипом, предшественником компьютера Manchester Mark 1, который впервые был использован для исследовательских работ в апреле 1949 года. 6 мая 1949 года EDSAC в Кембридже запустил свою первую программу, став еще одним электронным цифровым компьютером с хранимой программой. Иногда утверждается, что IBM SSEC, введенный в эксплуатацию в январе 1948 года, был первым компьютером с хранимой программой; это утверждение является спорным, в частности из-за иерархической системы памяти SSEC и того, что некоторые аспекты его работы, такие как доступ к реле или ленточным накопителям, определялись подключением. Первым компьютером с хранимой программой, построенным в континентальной Европе, был MESM, завершенный в Советском Союзе в 1950 году.

Первые компьютеры с сохраненной программой

Несколько компьютеров можно рассматривать как первый компьютер с хранимой программой, в зависимости от критериев. В апреле 1948 года были завершены модификации ENIAC, чтобы он мог функционировать как компьютер с хранимой программой, при этом программа хранилась путем установки дисков в его функциях таблицах, которые могли хранить 3600 десятичных цифр инструкций. Он выполнил свою первую программу с хранением в памяти 12 апреля 1948 года и свою первую программу для практического применения 17 апреля. Это утверждение оспаривается некоторыми историками вычислительной техники. ARC2, релейный компьютер, разработанный Эндрю Бутом и Кэтлин Бут в Биркбеке, Лондонский университет, официально был введен в эксплуатацию 12 мая 1948 года. Он включал в себя первое устройство хранения на вращающемся барабане. Manchester Baby, экспериментальный, полностью электронный компьютер, который успешно выполнил программу с хранением в памяти 21 июня 1948 года. Впоследствии он был разработан в Manchester Mark 1, который выполнил свою первую программу в начале апреля 1949 года. Электронный калькулятор с автоматической задержкой хранения (EDSAC), который выполнил свои первые программы 6 мая 1949 года и стал полномасштабным, функционирующим компьютером, обслуживавшим сообщество пользователей за пределами своих разработчиков. EDVAC, задуманный в июне 1945 года в первом проекте отчета об EDVAC, но поставленный только в августе 1949 года. Он начал фактическую работу (в ограниченном режиме) в 1951 году. BINAC, поставленный заказчику 22 августа 1949 года. Он работал на заводе, но существуют разногласия относительно того, работал ли он удовлетворительно после поставки. Если бы он был завершен в запланированный срок, он был бы первым в мире компьютером с хранимой программой. Он был первым компьютером с хранимой программой в США.

Several computers could be considered the first stored program computer, depending on the criteria. In April 1948, modifications were completed to ENIAC to function as a stored program computer, with the program stored by setting dials in its function tables, which could store 3,600 decimal digits for instructions. It ran its first stored program on 12 April 1948 and its first production program on 17 April This claim is disputed by some computer historians. ARC2, a relay machine developed by Andrew Booth and Kathleen Booth at Birkbeck, University of London, officially came online on 12 May 1948. It featured the first rotating drum storage device. Manchester Baby, a developmental, fully electronic computer that successfully ran a stored program on 21 June 1948. It was subsequently developed into the Manchester Mark 1, which ran its first program in early April 1949. Electronic Delay Storage Automatic Calculator, EDSAC, which ran its first programs on 6 May 1949, and became a full scale operational computer that served a user community beyond its developers. EDVAC, conceived in June 1945 in First Draft of a Report on the EDVAC, but not delivered until August 1949. It began actual operation (on a limited basis) in 1951. BINAC, delivered to a customer on 22 August 1949. It worked at the factory but there is disagreement about whether or not it worked satisfactorily after being delivered. If it had been finished at the projected time, it would have been the first stored program computer in the world. It was the first stored program computer in the U. S.
In 1951, the Ferranti Mark 1, a cleaned up version of the Manchester Mark 1, became the first commercially available electronic digital computer. The Bull Gamma 3 (1952) and IBM 650 (1953) were the first mass produced commercial computers, respectively selling about 1200 and 2000 units. Manchester University Transistor Computer, is generally regarded as the first transistor based stored program computer having become operational in November 1953.

В 1951 году Ferranti Mark 1, усовершенствованная версия Manchester Mark 1, стал первым коммерчески доступным электронным цифровым компьютером. Bull Gamma 3 (1952) и IBM 650 (1953) были первыми компьютерами, производимыми массово для коммерческих целей, с объемом продаж около 1200 и 2000 единиц соответственно. Транзисторный компьютер Манчестерского университета обычно считается первым транзисторным компьютером с хранимой программой, который начал функционировать в ноябре 1953 года.

Телекоммуникации

Концепция использования компьютера с хранимой программой для коммутации телекоммуникационных цепей называется управлением с хранимой программой (SPC). Она сыграла ключевую роль в разработке первых электронных коммутационных систем компанией American Telephone and Telegraph (AT&T) в системе Bell, разработка которой активно началась примерно в 1954 году с первоначальных концептуальных проектов Эрны Шнайдер Гувер в Bell Labs. Первая из таких систем была установлена в качестве эксперимента в Моррисе, штат Иллинойс, в 1960 году. В качестве носителя для программных инструкций использовалась память на основе "летающего луча" – фотографическая пластина, считываемая оптическим сканером со временем доступа около одной микросекунды. Для временного хранения данных система использовала электростатическую трубку с барьерной сеткой.