Принципи побудови ЕОМ першого покоління

Сумський національний аграрний університет

Кафедра кібернетики  та інформатики

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  Реферат

 

Тема: “ Принципи побудови ЕОМ першого покоління ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконала студентка

1-го курсу  групи 1201-02

факультету  економіки

та менеджменту

Подьячева Анастасія  Ігорівна

 

Перевірила  Логвіненко В.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Суми 2013

Зміст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Комп'ютери з'явилися  дуже давно в нашому світі, але  тільки останнім часом їх почали так  посилено використовувати в багатьох галузях людського життя. Ще десять років тому було рідкістю побачити який-небудь персональний комп'ютер - вони були, але були дуже дорогі, і навіть не кожна фірма могла мати в себе в офісі комп'ютер. А тепер? Тепер у кожнім третьому будинку є комп'ютер, що уже глибоко ввійшов у життя самих мешканців будинку.

Сама ідея створення  штучного інтелекту з'явилася давним-давно, але тільки в XX сторіччі її почали здійснювати. Спочатку з'явилися величезні комп'ютери, що були частіше розміром з величезний будинок. Використання таких махин, як ви самі розумієте, було не дуже зручно. Але що поробиш? Але світ не стояв на одному місці еволюційного розвитку - мінялися люди, мінялося їхнє середовище обитания, і разом з нею мінялися і самі технології, усе більше удосконалюючи. І комп'ютери ставали усе менше і менше по своїх розмірах, поки не досягли сьогоднішніх розмірів.

За час, що пройшов  з 50-х років, цифрова ЕОМ перетворилася з «чарівного», але при цьому дорогого, унікального і перегрітого накопичення електронних ламп, проводів і магнітних сердечників у невелику по розмірах машину - персональний комп'ютер - малюсіньких напівпровідникових приладів, що складається з мільйонів, що упаковані в невеликі пластмасові коробочки.

У результаті цього перетворення комп'ютери стали застосовуватися  всюди. Але це тільки мала частина  можливостей сучасних комп'ютерів. Більш того, бурхливий прогрес  напівпровідникової мікроелектроніки, що представляє собою базу обчислювальної техніки, свідчить про те, що сьогоднішній рівень, як самих комп'ютерів, так і областей їхнього застосування є лише слабкою подобою того, що наступить у майбутньому.

Мета цього реферату - простежити процес розвитку обчислювальної техніки від самих її джерел до нашого часу.

Обчислювальна техніка: від джерел до поколінь ЕОМ

Необхідність в обчисленнях  завжди була нерозривно зв'язана з  практичною діяльністю людини. Поняття  числа виникло задовго до того, як з'явилася писемність. Люди дуже повільно і важко училися вважати, передаючи свій досвід з покоління в покоління. В міру росту потреб в обчисленнях і розвитку методів обчислень виникали і розвивалися пристосування для рахунка.

Найдавнішим рахунковим інструментом, що сама природа предоставила в розпорядження людини, була його власна рука. Для полегшення рахунка люди стали використовувати пальці - спочатку однієї руки, потім обох, а в деяких племенах і пальці ніг. Рахунок на пальцях використовувався дуже довго - час його виникнення визначити дуже важко. У XVII в. його прийоми ще викладалися в підручниках. У наш час їм користаються маленькі діти, що осягають поняття числа.

Ранньому розвитку письмового рахунка перешкоджала складність арифметичних дій при існуючих у той час способах запису чисел (римські). Крім того, писати вміли деякі, і був відсутній навчальний матеріал для листа - пергамент почав вироблятися прибл. з II в. до н.е., папірус був занадто доріг, а глиняні таблички незручні у використанні.

Ці обставини пояснюють поява спеціального рахункового приладу - абака, до V в. до н.е. він одержав широке распросранение в Єгипті, Греції, Римі. Абак являв собою дошку з желобками, у яких по позиційному принципі размещелись які-небудь предмети - камінчики, кісточки і т.п. Історики думають, що абак був похідним інструментом купців, оскільки камінчики в желобках відповідали різним грошовим одиницям.

У Древньому Римі абак називався abaculi чи calculi. Латинське слово calculus означає камінчик (відкіля і відбулося слово calculator - перекладати камінчики, підраховувати).

Згодом абак був удосконалений: дошка перетворилася в рамку, камінчики в кульки, желобки в  прутики, - так з'явилися рахівниця. Російська рахівниця виникли  на рубежі XVI - XVII в.в.

З XVII століття в Західній Європі не зовсім мирно існували дві арифметичних школи - абакистов (від абака) і алгоритмиков (від аль Хорезми, великого матеметика й астронома IX в.). Після двох сторіч суперництва перемогли алгоритмики. Однак першим приладом для обчислень був абак, але він не дуже пристосований для розподілу і множення. Тому блискучим досягненням матеметики з'явився винахід логарифмів Джоном Непером (1550-1617), що дало можливість замінити множення і розподіл додаванням і вирахуванням і привело до створення набагато більш зробленого інструмента - логарифмічної лінійки.

Вчисления за допомогою  логарифмічної лінійки вироблялося  швидко, просто, але приблизно. І, отже, вона не годить для точних розрахунків, наприклад, фінансових

Ескіз механічного підсумовуючого пристрою був розроблений ще Леонардо да Вінчі (1452-1519). Перша механічна рахункова машина була виготовлена в 1623 р. професором математики Вільгельмом Шиккардом (1592-1636). Але машина Шиккарда незабаром згоріла під час пожежі, а рукопису Леонардо да Вінчі були виявлені лише в 1967 р. Тому біографія механічних обчислювальних пристроїв ведеться від підсумовуючої машини, виготовленої в 1642 р. Блезом Паскалем (1623-1662), надалі великим математиком і фізиком.

У 1673 р. інший великий  математик, Лейбниц, розробив рахунковий пристрій, на якому вже можна було множити і ділити. З деякими удосконаленнями ці машини, арифмометри, використовувалися донедавна.

Підсумовуючі машини, винайдені в XVII і XVIII в.в. були ненадійні, незручні в роботі і не були ще по-справжньому  необхідними. Лише в XIX в. ріст промисловості, транспорту й і розширення комерційної діяльності банків зробили побудову швидкодіючих і надійних рахункових машин актуальною задачею.

Перша фірма, що спеціалізувалася по випуску рахункових машин, була заснована  в США в 1887 р. У Росії арифмометри стали вироблятися з 1894 р. і використовувалися ок. 70-ти років.

Всі обчислювальні пристрої, про які йшла мова, були ручними. Для виконання кожної операції потрібно було набрати вихідні дані і надати руху рахунковим елементам механізму.

Думка про створення  автоматичної обчислювальної машини, що працювала б сама, без участі людини, уперше була висловлена англійським  математиком Чарльзом Бэббиджем (1781-1864) на початку XIX в. У 1820-1822 р.м. він побудував  машину,що могла обчислювати таблиці значень багаточленів другого порядку. З 1834 р. і до кінця життя Ч. Бэббидж працював над кресленнями униварсальной обчислювальної машини (він називав її аналітичної). Саме він уперше додумався до того, що машина повинна містити пам'ять і керуватися за допомогою програм. Бэббидж хотів побудувати свою машину як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт - карт із щільного папера з інформацією, наносимой за допомогою отворів (вони в той час уже широко використовувалися в ткацьких верстатах). Однак складність розробки чисто механічного устройсва і фінансові труднощі не дозволили йому виготовити працюючий екземпляр.

Сутність ідеї Беббиджа полягала в тім, що машина могла б  автоматично виконати арифметичні  операції, якби їй яким-небудь образом було задано, які операції, з якими числами й у якій послідовності вона повинна виконати. Однак недостатній рівень розвитку техніки привів до того, що ідеї Бэббиджа були здійснені тільки наприкінці 30-х років XX в. у машинах, що працювали на електромагнітних реле.

У 1883 р. Томас Альва  Эдисон, намагаючись продовжити термін служби лампи з вугільною ниткою, ввів у її вакуумний балон платиновий електрод і позитивна напруга, то у вакуумі між електродом і  ниткою протікає струм.

Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайному явищу, Эдисон обмежується тим, що докладно описав його, про усякий випадок узяв  патент і відправив лампу на Филадельфийскую виставку. Про неї в грудні 1884 р. у журналі "Инженеринг" була замітка "Явище в лампочці Эдисона".

Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті, це було його єдине  фундаментальне відкриття - термоелектронна  емісія). Він не зрозумів, що його лампа  накалювання з платиновим електродом власне кажучи була першої у світі електронною лампою.

Першим, кому спала на думку думка про практичне  використання "ефекту Эдисона" був  англійський фізик Дж. А. Флеминг (1849-1945). Працюючи з 1882 р. консультантом  эдисоновской компанії в Лондоні, він  довідався про "явище" з перших вуст - від самого Эдисона. Свій діод - двухелектродну лампу Флейминг створив у 1904 р.

У жовтні 1906 р. американський  інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу - підсилювач, чи аудион, як він  її тоді назвав, що мав третій електрод - сітку. Їм був уведений принцип, на основі  якого будувалися всі подальші електронні лампи, - керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів.

У 1910 р. німецький інженери Лібен, Рейнс і Штраус сконструювали  тріод, сітка в який виконувалася у формі перфорованого листа алюмінію і містилася в центрі балона, а щоб збільшити емісійний струм, вони запропонували покрити нитку розжарення шаром окису чи барію кальцію.

У 1911 р. американський  фізик Ч. Д. Кулідж запропонував застосувати  як покриття вольфрамової нитки розжарення окис тория - оксидний катод - і одержав вольфрамовий дріт, що зробила переворот у ламповій промисловості.

У 1915 р. американський  фізик Ірвинг Ленгмюр сконструював двухелектронну лампу - кенотрон, застосовувану  як випрямну лампу в джерелах живлення. У 1916 р. лампова промисловість стала випускати особливий тип конструкції ламп - генераторні лампи з водяним охолодженням.

Ідея лампи з двома  сотками - тетрода була висловлена в 1919 р. німецьким фізиком Вальтером  Шоттки і незалежно від нього в 1923 р. - американцем Э. У. Халлом, а реалізована ця ідея англійцем Х. Дж. Раундом у другій половині 20-х м.м.

У 1929 р. голландські вчені  Г. Хольст  і Б. Теллеген створили електронну лампу з 3-мя сітками - пентод. У 1932 р. був створений гептод, у 1933 - гексод і пентагрид, у 1935 р. з'явилися лампи в металевих корпусах. Подальший розвиток електронних ламп йшов по шляху поліпшення їхніх функціональних характеристик, по шляху багатофункціонального використання.

Загальнi положення функцiонування ЕОМ

Електроннi обчислювальнi машини (ЕОМ) з кожним роком знаходять  все бiльше застосування у всiх  сферах дiяльностi. Вони використовуються в обчислювальних центрах, автоматизованих  системах керування (АСУ), iнформацiйно-пошукових  системах (IПС) i т.д., тому до ЕОМ пред'являються пiдвищенi вимоги по забезпеченню надiйного функцiонування i високої ймовiрностi результатiв розв'язуваних ними задач.

Для розрахунку надiйностi складних систем, до яких вiдносяться  й ЕОМ, у даний час використовуються рiзнi математичнi апарати, кожний з який пристосований для оцiнки надiйностi ЕОМ при визначених допущеннях i обмеженнях. Правильний вибiр методу i вихiдних припущень дозволяє пiдвищити ймовiрнiсть результатiв.

 

На показники надiйностi ЕОМ i особливо на ймовiрнiсть видаваних ними результатiв iстотний вплив роблять використовуванi методи контролю обчислень i правильностi функцiонування. Кожний з методiв по-своєму впливає на показники ефективностi ЕОМ. Комбiноване використання рiзних методiв контролю дозволяє в багатьох випадках домогтися компромiсу мiж витратами на систему контролю, з одного боку, i витратами на продуктивнiсть ЕОМ i достовiрнiсть результатiв — з iншої.

Умiння правильне оцiнити вплив тiєї чи iншої системи контролю на достовiрнiсть результатiв рiшення задач обчислювальною машиною, вибрати вiдповiдний метод i розрахувати її показники надiйностi особливо необхiдно розроблювачам обчислювальних систем. На етапi системного проектування, коли тiльки формується представлення про майбутню обчислювальну машину, зважуються задачi, зв'язанi з розподiлом норм надiйностi мiж її складовими частинами, вибором спiввiдношень ефективностi рiзних компонентiв системи контролю, оптимiзацiєю частот включення в роботу рiзних видiв контролю т. д. При цьому необхiдно враховувати специфiку ЕОМ i сферу її майбутнього застосування.

Основнi поняття та визначення ЕОМ

Пiд надiйнiстю ЕОМ (а  також окремих її пристроїв, блокiв, вузлiв) розумiється їхня властивiсть  виконувати заданi функцiї, зберiгаючи  в часi значення встановлених експлуатацiйних показникiв у заданих межах, що вiдповiдають заданим режимам i умовам використання, технiчного обслуговування, ремонту, збереження i транспортування.

В залежностi вiд того, чи цiкавляться повною вiдповiднiстю  ЕОМ усiм вимогам, запропонованою до неї нормативно-технiчною документацiєю (НТД), чи тiльки її здатнiстю виконувати заданi функцiї, стани ЕОМ роздiляють на справне i несправне або на працездатне i непрацездатне.

Стан, при якому ЕОМ  вiдповiдає усiм вимогам, встановленим НТД, називають справним (справнiстю). Якщо ж ЕОМ не вiдповiдає хоча б однiй з вимог НТД, то вона знаходиться в несправному станi (несправнiсть). Порушення справностi ЕОМ називається пошкодженням.

Стан, при якому ЕОМ  здатна виконувати заданi функцiї, зберiгаючи  значення заданих параметрiв у межах, встановлених НТД, називають працездатним (працездатнiстю). Якщо значення хоча б одного параметра, що характеризує здатнiсть ЕОМ виконувати заданi функцiї, не вiдповiдає встановленим НТД вимогам, то ЕОМ знаходиться в непрацездатному станi (непрацездатнiсть ЕОМ). Порушення працездатностi ЕОМ називається вiдмовою (вiдмовленням).

Поняття несправностi, як правило, ширше поняття непрацездатностi, так що вiдмова може бути одиничним  випадком пошкодження. При цьому  пошкодження ЕОМ можна подiляти на несуттєвi, при яких працездатнiсть зберiгається (наприклад, вихiд з ладу iндикаторної лампочки, порушення декоративних покриття), i iстотнi, що є причиною порушення працездатностi. При оцiнках надiйностi ЕОМ враховуються тiльки iстотнi несправностi, тобто вiдмови. Однак вiдмови ЕОМ не обов'язково зв'язанi з їхнiми пошкодженнями. Так, наприклад, введення оператором ЕОМ помилкових даних або наявнiсть помилок у програмi ЕОМ можуть привести до одержання невiрних результатiв, тобто вiдмовi. При цьому сама ЕОМ пошкоджень не має.

Як i будь-яка складна  система, ЕОМ складається з бiльш  простих частин (елементiв), взаємодiючих мiж собою в процесi виконання  машинних операцiй, i її працездатнiсть  залежить вiд працездатностi елементiв. Змiст поняття елемента конкретизується i в кожному окремому випадку, в залежностi вiд глибини деталiзацiї дослiджуваної системи. Так, наприклад, деякий вузол ЕОМ може розглядатися стосовно блоку (пристрою) не тiльки як елемент, до складу якого вiн входить, але i як система, в свою чергу яка складається з елементiв: iнтегральних мiкросхем, резисторiв, роз’ємiв i iн. Тому з погляду надiйностi пiд елементом розумiють не обов'язково невiд’ємну частину ЕОМ чи логiчний елемент, але й взагалi будь-яку частину (вузол, блок, пристрiй i навiть ЕОМ у цiлому), надiйнiсть якого вивчається без розгляду надiйностi її власних складових частин. У тих випадках, коли поняття надiйностi однаково застосовнi i до деякої системи, i до її елементiв, зручно користатися загальним для них найменуванням — об'єкт.

 Покоління ЕОМ

Переходячи до оцінки і розгляду різних поколінь, необхідно  насамперед помітити, що оскільки процес створення комп'ютерів відбувався і  відбувається безупинно (у ньому  беруть участь багато розроблювачів  з багатьох країн, що мають справу з рішенням різних проблем), важко, а в деяких випадках і даремно, намагатися точно установити, коли те чи інше покоління чи починалося закінчувалося.

 

ЕОМ першого  покоління

У 40-х м.м. XX в. відразу  кілька груп дослідників повторили  спробу Бэббиджа на основі техніки ХХ в. - електоромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не чули про роботи Бэббиджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, що у 1941 році побудував невелику машину на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 році на одному з підприємств фірми IBM американець Говард йкен створив більш могутню машину подназванием "Марко-1". Вона вже дозволяла проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра і реально використовувалася для військових розрахунків.

Однак ці машини були ненадійними. Тому, починаючи з 1943 року в США, група  фахівців під керівництвом Джона  Мочли і Преспера Экерта початку  конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж "Марко-1". Однак виявилося, що велику частину часу цей комп'ютер простоював - адже для завдання методів розрахунків (програм) у цьому комп'ютері приходилося  протягом декількох чи годин навіть днів приєднувати потрібним образом проводу. А сам розрахунок міг зайняти після цього кілька хвилин. [3]

Проекти і реалізація машин '' Марко - 1 '', EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЭСМ у СРСР заклали основу для розгортання  робіт зі створення ЕОМ вакуумноламповой технології - серійних ЕОМ першого покоління.

Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно  в 1947 р. Еккертом і Мочлі, що заснували  в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і пущений в експлуатацію навесні 1951 р. Синхронна, послідовного дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з тактовою частотою 2,25 Мгц і містила близько 5000 електронних ламп. Внутрішній запам'ятовуючий пристрій, ємкістю 1000 12 -розрядних десяткових чисел було виконано на 100 ртутних лініях затримки.

Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC-1 її розроблювачі висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла підготовляти таку послідовність команд, що потрібна для рішення даної задачі.

П'ятидесяті роки - роки розквіту комп'ютерної  техніки, роки значних досягнень  і нововведень, як в архітектурному, так і в науково - технічному відношенні. Відмінні риси в архітектурі сучасної ЕОМ у порівнянні з неймановской архітектурою вперше з'явилися в ЕОМ першого покоління.

Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 50-х  р.р. була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки - Д. Еккерта, "архітектура машини визначається пам'яттю". Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях ферритовых кілець, нанизаних на дротові матриці.

У 1951 р. у 22 - м томі "Journal of  Applid Phisics" Дж. Форрестер опублікував статті про застосування магнітних сердечників для збереження цифрової інформації. У машині "Whirlwind-1" уперше була застосована пам'ять на магніт. Вона являла собою 2 куби з 32 32 17 сердечниками, що забезпечували збереження 2048 слів для 16-розрядних двоичных чисел з одним розрядом контролю на парність.

У розробку електронних комп'ютерів уключилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила  свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германиевых діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плваючою крапкою.

Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, що в архітектурному плані наближалася  до машин другого і третього поколінь. У цій машині вперше була застосована  непряма адресація і вперше з'явилися  канали введення-висновку.

У 1956 р. фірмою IBM були розроблені магнітні голівки, що плавають, на повітряній подушці. Винахід їх дозволило створити новий  тип пам'яті - дискові ЗУ, значимість яких була повною мірою оцінена в  наступні десятиліття розвитку обчислювальної техніки. Перші ЗУ на дисках з'явилися в машинах  IBM 305 і RAMAC. Остання мала пакет, що складався з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, що оберталися зі швидкістю 12000 про/хв. На поверхні диска розміщалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна.

Слідом за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 р. випустила  ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів  швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні  переривання.

Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів за назвою "Short Cocle" (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ - адмірал) Грейс Хопер, що розробила першу програму - компілятор ПРО. (До речі, термін "компілятор" уперше ввела Г. Хопер у 1951 р.). Ця програма, що компілює, робила трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної в зручній для обробки алгебраїчній формі.

Щоб спростити й пошвидшити процес завдання програм, Мочлі і Екерт  стали конструювати новий комп'ютер, що міг би зберігати програму у  своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був  притягнутий знаменитий математик  Джон фон Нейман, що підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана многим вченим і одержала широку популярність, оскільки в ньому фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютера. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що він запропонував.

 Перший комп'ютер, у якому  втілені принципи фон Неймана,  був побудований у 1949 р. англійським  ученим Морісом Уилксом.

Свою ідею мікропрограмування М.Уилкс  реалізував у 1957 р. при створенні  машини EDSAC-2. М. Уилкс разом з Д. Уиллером і С. Гиллом у 1951 р. написали перший підручник по програмуванню "Складання програм для електронних рахункових машин" (російський переклад- 1953 р.).

У 1951 р. фірмою Ferranti початий  серійний випуск машини "Марко-1". А через 5 років фірма Ferranti випустила  ЕОМ "Pegasus", у якій уперше знайшла  втілення концепція регістрів загального призначення (РЗП). З появою РЗП усунуте  розходження між індексними регістрами й акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а кілька регістрів-акумуляторів.

У нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки  стають загальнодержавною задачею. Розгорнулися роботи зі створення серійних ЕОМ першого покоління.

Основним активним елементом  ЕОМ першого покоління є електронна лампа. Машини вітчизняного виробництва: ВЕРМ-1 (Велика Електронно-Рахункова  Машина), ВЕРМ-2, "Стріла", "Урал-1", "Урал-2", "Урал-4", М-1, М-3, М-20. Ці машини дуже громіздкі, споживають велику кількість енергії, мають невисоку надійність і слабке програмне забезпечення.

Швидкодія цих машин  не перевищувало 10 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті - 4Кб машинних слів. Але зате уже вони продемонстрували широкі можливості вычилительных робіт в області комічних досліджень, ядерної фізики і т.д.

У 1950 р. в Інституті  точної механіки й обчислювальної техніки (ИТМ і ОТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення  великий ЕОМ. У 1951 р. тут була спроектована машина ВЕРМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуатація.

З цього часу і почався  дуже енергійний розвиток обчислювальної техніки. Лампові машини не відрізнялися високою надійністю - щодня перегоряло 20-30 ламп (з декількох десятків тисяч). Крім того, вони споживали багато енергії і займали площу приблизно з баскетбольну площадку.

У проекті спочатку передбачалося  застосувати пам'ять на трубках  Вільямса, але до 1955 р. як елементи пам'яті  в ній використовувалися ртутні лінії затримки. По тим часам ВЕРМ була дуже продуктивною машиною - 800 оп/с. Вона мала трехадресную систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, що надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних програм. Серійно машина стала випускатися в 1956 р. за назвою ВЕРМ-2.

У цей же період у КБ, керованому М.А.Лесечко, почалося проектування інший ЕОМ, що одержало назву "Стріла". Освоювати серійне виробництво  цієї машини було доручено московському заводу САМ. Головним конструктором став Ю. А.Базилевский, а одним з його помічників - Б.И.Рамеєв, надалі конструктор серії "Урал". Проблеми серійного виробництва визначили деякі особливості "Стріли": невисоке в порівнянні з ВЕРМ швидкодія, просторий монтаж і т.д. У машині як зовнішню пам'ять застосовувалися 45-дорожечные  магнітні стрічки, а оперативна пам'ять - на трубках Вільямса. "Стріла" мала велику розрядність і зручну систему команд.

Перша ЕОМ "Стріла" була встановлена у відділенні прикладної математики  Математичного інституту АН (МІАН), а наприкінці 1953 р. почалося серійне її виробництво.

У лабораторії электросхем  енергетичного інституту під  керівництвом И.С.Брука в 1951 р. побудували макет невеликий ЕОМ першого  покоління за назвою М-1.

У наступному році тут була створена обчислювальна машина М-2, що поклала початок створенню економічних машин середнього класу. Одним з ведучих розроблювачів даної машини був М.А.Карцев, внесший згодом великий внесок у розвиток вітчизняної обчислювальної техніки. У машині М-2 використовувалися 1879 ламп, менше, ніж у "Стрілі", а середня продуктивність складала 2000 оп/с. Були задіяні 3 типи пам'яті: електростатична на 34-х трубках Вільямса, на магнітному барабані і на магнітній стрічці з використанням звичайного для того часу магнітофона МАГ-8.

У 1955-1956 р.м. колектив лабораторії  випустив малу ЕОМ М-3 зі швидкодією 30 оп/з  і оперативною пам'яттю на магнітному барабані. Особливість  М-3 полягала в тім, що для центрального пристрою керування був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив И. С. Брука виділився зі складу енергетичного інституту й утворив Лабораторію керуючих машин і систем, що стала згодом Інститутом електронних керуючих машин (ІНЕКМ).

Архітектура класичної ЕОМ. Принципи фон Неймана

В 1945 році відомий американський  математик Дж. фон Нейман сформулював  основні принципи побудови програмно-керованих  ЕОМ, котрі в подальшому доповнювалися  та уточнювались:

- програмного керування,  який полягає в тому, що ЕОМ  може автоматично проводити перетворення вихідних даних у відповідністю із заданою програмою;

- умовного переходу, що  придає гнучкість та універсальність  програмам за рахунок забезпечення  можливості переходу в процесі  вирішення задачі на ту чи  іншу ділянку програми в залежності від результатів проміжних обчислень або вхідних даних;

- збереженої програми, котрий полягає в тому, що її  розміщують в запам’ятовуючий  пристрій ЕОМ;

- довільного доступу  до елементів пам’яті;

- використання двійкової  системи числення;

- багаторівневої ієрархічної  пам’яті.

Ці принципи актуальні  і для сучасних ЕОМ, але створення  нових поколінь та сімейств машин  доповнює та уточнює їх.

В ЕОМ, починаючи з  третього покоління (див. далі покоління комп’ютерів), додатково застосовуються наступні принципи:

- мультипрограмування  – сумісного виконання різних  команд однієї і тієї ж або  різних, незалежних одна від одної,  програм, котрі зберігаються в  оперативній пам’яті;