Презентація та історичний екскурс до уроку архітектура персональних комп'ютерів

Усі сучасні комп’ютерні системи так чи інакше побудовані за архітектурою розробленою видатним американським математиком, фізиком та спеціалістом з обчислювальної техніки Джоном фон Нейманом угорського походження. Саме його підхід до побудови обчислювальних пристроїв став стандартом будуванні цифрових електронних обчислювальних пристроїв.

Однією із першою машиною побудованою за проєктом фон Неймана був EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Робота над цією машиною почалася ще до запуска ЕНІАКа. В вересні 1944 року, до проєкту приєднався Джон фон Нейман і враховуючи ключові недоліки ЕНІАКа запропонував створити нову, більш досконалу машину. Однак через патентні спори у 1946 році ключові розробники разом з фон Нейманом покидають проєкт, через що розробка машини затягнулася на 3 роки. EDVAC було змонтовано у серпні 1949 року, а повноцінну роботу він почав у 1951. Через те EDVAC не став першою машиною, яку було побудовано за фон неймановськую архітектурою. 6 травня 1949 року було виконано першу програму у Кембриджському університеті Великобританії, на комп’ютері EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), який став першим комп’ютером побудованим за фон Немахновською архітектурою.

Доречи, 6 листопада 1950 року в Києві в будівлі на той час закритого жіночого монастиря в Феофані було запущено МЭСМ (Малая электронная счётная машина) розроблену академіком Сергієм Лєбєдєвим. На фотографії обведено вікна приміщення, де розташовувалася машина. Вулиця на якій розташована будівля зараз носить ім’я Академіка Лєбєдєва.

І так, давайте поближче роздивимось ідею Джона фон Неймана. Класична фон неймонавська машина складається з пристрою вводу даних, пристрою виводу даних, керуючого пристрою, арифметико-логічного пристрою та блоку пам’яті (архітектура не поділяла пам’ять на оперативну та постійну).

Основною проблемою такого підходу було і є те, що процесор залежить від швидкості подання інструкцій та даних з пам’яті. Цю проблеми називають бутилочним горлишком фон Неймана, а її повного розв’язку досі не існує.

Перенесемося вперед у 1975 рік. В січні місяці якого компанія MITS представила перший у світі персональний комп’ютер Altair 8800. Розроблений інженером Генрі Едвардом Робертсом і побудованого на основі процесора Intel 8080. Машина мала 256 байт оперативної пам’яті в базовій комплектації, яка могла бути розширена до 64 кілобайт (кібібайт) платами розширення які продавались окремо. Сам комп’ютер продавався як у готовому вигляді так і у вигляді наборів для самостійної зборки. Цікаво, але цей комп’ютер не мав BIOS, а програми вводилися за допомогою перемикачів на передній панелі, лампочки виводили дані. Звісно що такий «зручний» спосіб вводу/виводу даних не давав можливості повноцінного користування комп’ютером, тому було розроблено плати розширення для приєднання пристроїв зчитування перфолент та телетайпу, але програму завантажувач кожен раз при вмиканні ПК вводили вручну через перемикачі.

Стаття про Altair дуже зацікавила одного студента Гарвардського університету, якого звали Білл Гейтс та його друга Пола Алена. Друзі вирішили розробити інтерпретатор мови Basic для цієї машини. Вони зателефонували Робертсу і запропонували купити їх інтерпретатор, звісно ніякого інтерпретатора на той час не існувало, і коли Роберстса ця пропозиція зацікавила, вони приступили до написання коду. Цікаво, що друзі забули написати програму завантаження, тому Ален написав її в блокноті поки летів на зустріч з перфолентою, яку ви бачите на екрані.

Після успішного запуску програми на Basic Пол Ален став директором тільки що створеного відділу розробки ПЗ MITS, де на пів ставки працював Білл Гейтс. Через якийсь час друзі вирішили покинути MITS і створили власну компанію Micro-Soft. Цікаво, що Білл Гейтс продав тільки ліцензію на ПЗ MITS, а ось права на володіння інтерпретатором залишались у Micro-Soft. Що дозволило їм продавати цей же інтерпретатор усім іншим розробникам клонів Altair.
Але давайте залишмо компанію Micro-Soft до тих часів коли вона стане Microsoft і поговоримо про те, що відбувалося у індустрії у ті часи. Компанія MITS створила не просто комп’ютер, вона створювала індустрію. По всій країні створювалися клуби любителів персональних комп’ютерів. Пізніше, надихаючись Altair 8800, представники цих клубів створили більше 20 комп’ютерних компаній, включаючи відому Apple.

На початку 80х років світ комп’ютерів вже налічував десятки, як правило, не схожих одна на одну та несумісних машин (софтово, частково теж). І звісно приймалися спроби створити певний стандарт для індустрії ПК. Першою такою спробою була машина MSX розроблена японським підрозділом Microsoft. Працювала, машина, доречи, на процесорі Zilog Z80 (який є покращеним клоном Intel 8080). Але через популярність Commodore 64 та Sinclair ZX Spectrum в Європі та США стандарт мав успіх тільки у країнах Азії (Японії та Південній Кореї), деяких арабських країнах та Радянському Союзі.

У 1980 році компанія IBM починає розробку власного персонального комп’ютера. І для нього замовляє у компанії Microsoft розробку операційної системи MS-DOS. Тут Гейтс застосує вже знайому йому схему з продажем ліцензії, обрав разовий гонорар, замість відсотка за кожну продану копію системи, але залишаючи право продавати свою ліцензію іншим виробникам.

У 1981 році компанія IBM випускає свій перший персональний комп’ютер IBM-PC побудований за відкритою архітектурою AT. Відкритість архітектури IBM сприяло миттєвій появі на ринку великої кількості IBM сумісних комп’ютерів, а компанія Білла Гейтса всім їм продавала свій MS-DOS. В 1995 році компанія Intel представила стандарт персональних комп’ютерів ATX, який був заснований на стандарті IBM AT і є стандартом для персональних комп’ютерів вже більше 30 років.

На виготовлені IBM сумісних комп’ютерів піднялися такі компанії як Dell, HP, Asus, MSI, Gigabyte, Acer та інші.