АРХИТЕКТУРА ЭВМ 
И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ 
СИСТЕМ

Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов

5-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано Министерством образования и науки Российской
Федерации в качестве учебника для студентов учреждений
среднего профессионального образования, обучающихся
по группе специальностей 09.00.00 «Информатика
и вычислительная техника»

УЧЕБНИК

Москва                                        2017

ИНФРА-М

УДК 004.2(075.32)
ББК 32.973-02я723
 
M17

Максимов Н.В.
М17  
Архитектура ЭВМ и вычислительных систем : учебник / Н.В. Мак-
симов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М. : 
ФОРУМ : ИНФРА-М, 2017. — 511 с. — (Среднее профессиональное 
образование).

ISBN 978-5-91134-742-0 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-006732-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-104792-7 (ИНФРА-М, online)

Рассмотрены вопросы организации и функционирования вычислитель-
ных устройств, машин и систем. Описаны логические, информационные, 
алгоритмико-вычислительные основы построения систем. Значительное 
внимание уделено архитектурам вычислительных машин и систем, их 
классификациям, составным компонентам — информационно-вычисли-
тельным средам и коммутационно-коммуникационным средам. В качестве 
примера подробно представлены технические, структурные, архитектур-
ные компоненты персональных машин и средства их комплексирования.
Для студентов учреждений среднего профессионального образования, 
обучающихся по группе специальностей 09.00.00 «Информатика и вычи-
слительная техника».

УДК 004.2(075.32)
ББК 32.973-02я723

Р е ц е н з е н т ы:
Бачинин Ю.Г. — кандидат технических наук, доцент кафедры 
«Проектирование АИС» Российской экономической академии име-
ни Г.В. Плеханова;
Емельянов А.А. — доктор экономических наук, профессор, декан 
факультета «Информатика» Московского международного института 
эконометрики, информатики, финансов и права

ISBN 978-5-91134-742-0 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-006732-2 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-104792-7 (ИНФРА-М, online)

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

© Максимов Н.В., Партыка Т.Л., 
Попов И.И., 2016
© ФОРУМ, 2016

Ââåäåíèå

×åëîâå÷åñòâî ïðîøëî äëèííûé ïóòü, ïðåæäå ÷åì äîñòèãëî
ñîâðåìåííîãî óðîâíÿ ðàçâèòèÿ è ïðèìåíåíèÿ êîìïüþòåðîâ è
èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé.
Âïëîòü äî XVII â. äåÿòåëüíîñòü îáùåñòâà â öåëîì è êàæäîãî
÷åëîâåêà â îòäåëüíîñòè áûëà íàïðàâëåíà íà îâëàäåíèå âåùåñò-
âîì, ò. å. åñòü ïîçíàíèå ñâîéñòâ âåùåñòâà è èçãîòîâëåíèå ñíà÷àëà
ïðèìèòèâíûõ, à ïîòîì âñå áîëåå ñëîæíûõ îðóäèé òðóäà âïëîòü äî
ìåõàíèçìîâ è ìàøèí, ïîçâîëÿþùèõ èçãîòîâëÿòü ìàòåðèàëüíûå
öåííîñòè.
Çàòåì â ïðîöåññå ñòàíîâëåíèÿ èíäóñòðèàëüíîãî îáùåñòâà íà
ïåðâûé ïëàí âûøëà ïðîáëåìà îâëàäåíèÿ ýíåðãèåé — ñíà÷àëà òå-
ïëîâîé, çàòåì ýëåêòðè÷åñêîé è àòîìíîé, ÷òî ïîçâîëèëî îñâîèòü
ìàññîâîå ïðîèçâîäñòâî ïîòðåáèòåëüñêèõ öåííîñòåé è, êàê ñëåä-
ñòâèå, ïîâûñèòü óðîâåíü æèçíè ëþäåé è èçìåíèòü õàðàêòåð èõ
òðóäà.
 òî æå âðåìÿ ÷åëîâå÷åñòâó ñâîéñòâåííà ïîòðåáíîñòü âûðà-
æàòü, çàïîìèíàòü è ðàñïðîñòðàíÿòü èíôîðìàöèþ îá îêðóæàþ-
ùåì ìèðå — ýòè óñòðåìëåíèÿ ïðèâåëè ê ïîÿâëåíèþ ïèñüìåííî-
ñòè, êíèãîïå÷àòàíèÿ, æèâîïèñè, ôîòîãðàôèè, ðàäèîñâÿçè, òåëå-
âèäåíèÿ.
 äàëåêîì ïðîøëîì ëþäè ñ÷èòàëè íà ïàëüöàõ èëè äåëàëè íà-
ñå÷êè íà êîñòÿõ. Äðåâíåéøèì «ñ÷åòíûì èíñòðóìåíòîì», êîòî-
ðûé áûë ïðåäñòàâëåí ñàìîé ïðèðîäîé â ðàñïîðÿæåíèå ÷åëîâåêà,
áûëà åãî ñîáñòâåííàÿ ðóêà. Íà çàðå ÷åëîâå÷åñêîé öèâèëèçàöèè
áûëè èçîáðåòåíû ðàçëè÷íûå ñèñòåìû ñ÷èñëåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå
îñóùåñòâëÿòü òîðãîâûå ñäåëêè, ðàññ÷èòûâàòü àñòðîíîìè÷åñêèå
öèêëû, ïðîâîäèòü äðóãèå âû÷èñëåíèÿ. Ñïóñòÿ íåñêîëüêî òûñÿ÷å-
ëåòèé ïîÿâèëèñü ïåðâûå ðó÷íûå âû÷èñëèòåëüíûå ñðåäñòâà.
 íàøè äíè ñëîæíåéøèå âû÷èñëèòåëüíûå çàäà÷è, êàê è ìíî-
æåñòâî äðóãèõ îïåðàöèé, êàçàëîñü áû, íå ñâÿçàííûõ ñ ÷èñëàìè,

ðåøàþòñÿ èìåííî ñ ïîìîùüþ êîìïüþòåðîâ. Ýòî åùå îäèí òèï
ìàøèí, ïîñòðîåííûé äëÿ òîãî, ÷òîáû óâåëè÷èòü ýôôåêòèâíîñòü
è êà÷åñòâî âûïîëíÿåìûõ ðàáîò è ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü
òðóäà. Îäíàêî íè îäíà äðóãàÿ ìàøèíà â èñòîðèè íå ïðèíåñëà
ñòîëü áûñòðûõ è ãëóáîêèõ èçìåíåíèé (ïîñàäêà àïïàðàòîâ íà ïî-
âåðõíîñòü Ëóíû è èññëåäîâàíèå ïëàíåò Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû,
óïðàâëåíèå ìåäèöèíñêîé àïïàðàòóðîé, ðåøåíèå ñëîæíûõ ýêîíî-
ìè÷åñêèõ è óïðàâëåí÷åñêèõ çàäà÷ è ìíîãîå äðóãîå).
Ýëåêòðîííûå âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû (ÝÂÌ) çà ïîñëåäíèå
ïîëâåêà ïðåîáðàçèëè öèâèëèçàöèþ, âîâëåêàÿ ÷åëîâå÷åñòâî â
ïðîöåññ è í ô î ð ì à ò è ç à ö è è, êîòîðûé îõâàòûâàåò âñå ñôåðû,
âñå îòðàñëè îáùåñòâåííîé æèçíè, ïðî÷íî âõîäÿò â æèçíü êàæäî-
ãî ÷åëîâåêà, âîçäåéñòâóþò íà åãî îáðàç ìûøëåíèÿ è ïîâåäåíèå.
ÝÂÌ ÿâëÿþòñÿ âàæíåéøèì èç ô à ê ò î ð î â è í ô î ð ì à ò è -
ç à ö è è, êîòîðûå âêëþ÷àþò â ñåáÿ:
 òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà (ÝÂÌ è ñèñòåìû);
 ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà è ñèñòåìû (ïðîãðàììíûé ôàêòîð);
 èíôîðìàöèîííûé ôàêòîð — ñîáñòâåííî èíôîðìàöèÿ, ò. å.
ñèãíàëû, ñîîáùåíèÿ, ìàññèâû äàííûõ, ôàéëû è áàçû äàí-
íûõ (ÁÄ);
 èíòåëëåêòóàëüíûå óñèëèÿ è ÷åëîâå÷åñêèé òðóä (÷åëîâå÷å-
ñêèé, ãóìàíèòàðíûé ôàêòîð).
Ïåðå÷èñëåííûå ôàêòîðû ñîîòâåòñòâóþò òàêæå èñòîðè÷åñêèì
ýòàïàì ðàçâèòèÿ èíôîðìàòèçàöèè. Ìîæíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå
ôàçû, íà êàæäîé èç êîòîðûõ äîìèíèðóåò êàêîé-ëèáî èç óïîìÿ-
íóòûõ ôàêòîðîâ:
 òåõíè÷åñêèé ïåðèîä, çà êîòîðûé ñëîæèëèñü îñíîâíûå ïðåä-
ñòàâëåíèÿ î ñòðóêòóðå óíèâåðñàëüíûõ ýëåêòðîííûõ âû÷èñ-
ëèòåëüíûõ
ìàøèí
(ÝÂÌ),
îïðåäåëèëàñü
àðõèòåêòóðà
è
òèïû óñòðîéñòâ — ñ 1946 ïî 1964 ãã. (ïðèáëèçèòåëüíî);
 ïðîãðàììíûé ïåðèîä — âûðàáîòàëàñü ñîâðåìåííàÿ êëàññè-
ôèêàöèÿ ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ, èõ ñòðóêòóð è âçàèìîñâÿ-
çåé, ñëîæèëèñü ÿçûêè ïðîãðàììèðîâàíèÿ, áûëè ðàçðàáîòà-
íû ïåðâûå êîìïèëÿòîðû è ïðèíöèïû ïðîöåäóðíîé îáðà-
áîòêè — ñ 1954 ïî 1970 ãã.;
 èíôîðìàöèîííûé ïåðèîä — â öåíòðå âíèìàíèÿ èññëåäîâàòå-
ëåé è ðàçðàáîò÷èêîâ îêàçûâàþòñÿ ñòðóêòóðû äàííûõ, ÿçû-
êè îïèñàíèÿ (ßÎÄ) è ìàíèïóëèðîâàíèÿ (ßÌÄ) äàííûìè,
íåïðîöåäóðíûå ïîäõîäû ê ïîñòðîåíèþ ñèñòåì îáðàáîòêè
èíôîðìàöèè — ñ 1970 ã. ïî íàñòîÿùåå âðåìÿ;

4
Ââåäåíèå

 ãóìàíèòàðíûé ïåðèîä, ñâÿçàííûé ñ ðåçêèì âîçðàñòàíèåì
êðóãà ïîëüçîâàòåëåé àâòîìàòèçèðîâàííûõ èíôîðìàöèîí-
íûõ òåõíîëîãèé (ÀÈÒ) è ïîâûøåíèåì ðîëè èíòåðôåéñíûõ
è íàâèãàöèîííûõ âîçìîæíîñòåé ñîîòâåòñòâóþùèõ ñèñòåì
(ñ íà÷àëà 90-õ ãã. ïðîøëîãî âåêà). Òðàäèöèîííûå ÀÈÒ
áûëè ïîä÷èíåíû ïðîèçâîäèòåëÿì èíôîðìàöèè (èíôîðìà-
öèîííûõ ñèñòåì) è äîâîäèëè îäèíàêîâîå ñîäåðæàíèå (ñîç-
äàâàëè îäíîòèïíûå âîçìîæíîñòè) äî âñåõ àäðåñàòîâ. Íîâûå
ÀÈÒ íàïðàâëåíû íà èíäèâèäóàëüíîãî ïîëüçîâàòåëÿ, ïðå-
äîñòàâëÿÿ âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè, íóæíîé
èìåííî åìó.
Êîíå÷íî, äàííàÿ ïåðèîäèçàöèÿ óñëîâíà, è ãîâîðèòü îá îêîí-
÷àíèè òåõíè÷åñêîãî ïåðèîäà èëè èñ÷åðïàíèè ïðåäåëîâ ðàçâèòèÿ
íå ïðèõîäèòñÿ. Èìåííî ÝÂÌ ðàçâèâàþòñÿ íàèáîëåå âûñîêèìè
òåìïàìè, óâëåêàÿ çà ñîáîé îñòàëüíûå ôàêòîðû èíôîðìàòèçàöèè.
Íàñòîÿùèé ó÷åáíèê ïîñâÿùàåòñÿ äàííîé ïðîáëåìàòèêå.
Ïåðâàÿ ãëàâà ïîñâÿùåíà èñòîðèè ðàçâèòèÿ âû÷èñëèòåëüíûõ
óñòðîéñòâ, ìàøèí è ïðèáîðîâ, îñíîâíûì àñïåêòàì îñíîâ ÝÂÌ —
èíôîðìàöèîííûì (ïðåäñòàâëåíèå, êîäèðîâàíèå, îáðàáîòêà èí-
ôîðìàöèè â ÝÂÌ), ëîãè÷åñêèì (îñíîâíûå ôóíêöèè, îïåðàöèè,
ýëåìåíòû è óçëû) è àëãîðèòìè÷åñêèì (ñòðóêòóðà è îñíîâíûå ýëå-
ìåíòû ïðîãðàìì è àëãîðèòìîâ).
 ãëàâå 2 ðàññìàòðèâàþòñÿ ðàçëè÷íûå ïðèíöèïû êëàññèôèêà-
öèè âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí, óçëû ÝÂÌ, ïðåäñòàâëåíèÿ îá àðõè-
òåêòóðå ÝÂÌ, âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì (ÂÑ) è ñóïåðêîìïüþòåðîâ.
 òðåòüåé ãëàâå ðàññìàòðèâàþòñÿ îáùèå ïðèíöèïû ñòðóêòó-
ðû è àðõèòåêòóðû ïðîöåññîðîâ, òåõíîëîãèè ïîâûøåíèÿ èõ ïðî-
èçâîäèòåëüíîñòè,
êîíêðåòíûå
ìèêðîàðõèòåêòóðû
ïðîöåññîðîâ
Intel, AMD, IBM, ñèñòåìà êîìàíä x86 â ïðåäñòàâëåíèÿõ ìàêðî-
àññåìáëåðà.
Ãëàâà 4 ïîñâÿùåíà âîïðîñàì îðãàíèçàöèè îïåðàòèâíîé ïà-
ìÿòè, âíóòðåííèì èíòåðôåéñàì è (êðàòêî) âíåøíèì èíòåðôåé-
ñàì, à òàêæå ðàçíîâèäíîñòÿì àðõèòåêòóðû íàáîðà ìèêðîñõåì
ñèñòåìíîé ïëàòû (÷èïñåò).
Ê ñîæàëåíèþ, èç-çà îãðàíè÷åíèé íà îáúåì êíèãè áûë îïó-
ùåí öåëûé ðÿä âîïðîñîâ, ñâÿçàííûõ ñ ñîâðåìåííûì ñîñòîÿíèåì
ïåðèôåðèéíûõ óñòðîéñòâ ÝÂÌ, êîòîðûå îäíàêî ïîäðîáíî ðàñ-
ñìîòðåíû, íàïðèìåð, â ðàáîòàõ àâòîðîâ [10, 11, 15].
Ó÷åáíèê áàçèðóåòñÿ íà ìàòåðèàëàõ, íàêîïëåííûõ àâòîðà-
ìè â ïðîöåññå ïðàêòè÷åñêîé, èññëåäîâàòåëüñêîé, à òàêæå ïðå-
ïîäàâàòåëüñêîé äåÿòåëüíîñòè (ÌÈÔÈ, ÌÈÑÈ, ÐÃÃÓ, ÐÝÀ

Ââåäåíèå
5

èì. Ã.Â. Ïëåõàíîâà, ÌÔÏÀ). Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü
ðåöåíçåíòàì, à òàêæå êîëëåãàì, ïðèíÿâøèì ó÷àñòèå â îáñóæäå-
íèè ìàòåðèàëà, — Í.Â. Ìàêñèìîâó (ÌÈÔÈ), Ê.È. Êóðáàêîâó
(ÐÝÀ èì. Ã.Â. Ïëåõàíîâà), à òàêæå ñòóäåíòàì ÐÃÃÓ, ÌÔÏÀ,
ÐÝÀ èì. Ã.Â. Ïëåõàíîâà çà ïðåäîñòàâëåííûå èëëþñòðàòèâíûå
ìàòåðèàëû.

6
Ââåäåíèå

Ãëàâà 1
ÂÛ×ÈÑËÈÒÅËÜÍÛÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ È ÌÀØÈÍÛ.
ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÏÐÈÍÖÈÏÛ

Çàêëàäêà ôóíäàìåíòà êîìïüþòåðíîé ðåâîëþöèè ïðîèñõîäè-
ëà ìåäëåííî è äàëåêî íå ãëàäêî. Îòïðàâíîé òî÷êîé ýòîãî ïðî-
öåññà ìîæíî ñ÷èòàòü èçîáðåòåíèå ñ÷åòîâ (áîëåå 1500 ëåò íàçàä).
Îíè îêàçàëèñü î÷åíü ýôôåêòèâíûì èíñòðóìåíòîì è âñêîðå ðàñ-
ïðîñòðàíèëèñü ïî âñåìó ìèðó (êîå-ãäå ïðèìåíÿÿñü è ïî ñåé
äåíü). Ñ XVII â. åâðîïåéñêèå ìûñëèòåëè áûëè óâëå÷åíû èäååé
ñîçäàíèÿ ñ÷åòíûõ óñòðîéñòâ.
Ïåðâàÿ ñ÷åòíàÿ ìàøèíà ïîÿâèëàñü ëèøü â 1642 ã. Åå èçîáðåë
ôðàíöóçñêèé ìàòåìàòèê Ïàñêàëü (ñì. òàáë. 1.1). Ïîñòðîåííàÿ íà
îñíîâå çóá÷àòûõ êîëåñ, îíà ìîãëà ñóììèðîâàòü äåñÿòè÷íûå ÷èñ-
ëà. Âñå ÷åòûðå àðèôìåòè÷åñêèõ äåéñòâèÿ âûïîëíÿëà ìàøèíà,
ñîçäàííàÿ â 1673 ã. íåìåöêèì ìàòåìàòèêîì Ëåéáíèöåì, êîòîðàÿ
ñòàëà ïðîòîòèïîì àðèôìîìåòðîâ, èñïîëüçîâàâøèõñÿ ñ 1820 ã.
âïëîòü äî 1960 ãã. XX â. Âïåðâûå èäåÿ ïðîãðàììíî-óïðàâëÿåìîé
ñ÷åòíîé ìàøèíû, èìåþùåé àðèôìåòè÷åñêîå óñòðîéñòâî, óñòðîé-
ñòâà óïðàâëåíèÿ, ââîäà è ïå÷àòè (õîòÿ è èñïîëüçóþùåé äåñÿòè÷-
íóþ ñèñòåìó ñ÷èñëåíèÿ), áûëà âûäâèíóòà â 1822 ã. àíãëèéñêèì
ìàòåìàòèêîì Áýááèäæåì. Ïðîåêò îïåðåæàë òåõíè÷åñêèå âîçìîæ-
íîñòè ñâîåãî âðåìåíè è íå áûë ðåàëèçîâàí.
Êàæäîìó, çíàêîìîìó ñ ñîâðåìåííûìè êîìïüþòåðàìè, ìåõà-
íè÷åñêèå ñ÷åòíûå ìàøèíû è ïðèáîðû ïîêàæóòñÿ, ïîæàëóé, çà-
áàâíûìè è íåóêëþæèìè óñòðîéñòâàìè. Îäíàêî, îçíàêîìèâøèñü
ñ èñòîðèåé ðàçâèòèÿ ñ÷åòíûõ ìàøèí, ìîæíî ïîðàçèòüñÿ èçîáðå-
òàòåëüíîñòè, õèòðîóìèþ è íàñòîé÷èâîñòè èõ ñîçäàòåëåé. Óìåñò-
íî âñïîìíèòü ñëîâà Á. Ïàñêàëÿ î òîì, ÷òî äëÿ ñîçäàíèÿ «àðèô-
ìåòè÷åñêîé ìàøèíû» åìó ïîòðåáîâàëîñü âñå ðàíåå ïðèîáðåòåí-
íûå çíàíèÿ ïî ãåîìåòðèè, ôèçèêå è ìåõàíèêå.
Âûïîëíÿâøèåñÿ â 40-õ ãîäàõ XX â. ðàáîòû ïî ñîçäàíèþ âû-
÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí ñ ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì, áûëè òåñíî
ñâÿçàíû ñ ïîÿâëåíèåì íîâîé ôóíäàìåíòàëüíîé íàóêè — êèáåð-

íåòèêè, èëè íàóêè îá óïðàâëåíèè è êîììóíèêàöèè. Ñóäüáà ýòîé
íàóêè â íàøåé ñòðàíå (áûâøåì ÑÑÑÐ) áûëà òðóäíîé. Äîëãîå
âðåìÿ îíà ñ÷èòàëàñü «áóðæóàçíîé ëæåíàóêîé». Òîëüêî â íà÷àëå
50-õ ãã. ïðîøëîãî âåêà ïîÿâèëèñü ïåðâûå ñîâåòñêèå âû÷èñëè-
òåëüíûå ìàøèíû. Íåñìîòðÿ íà ýòî ðîëü îòå÷åñòâåííûõ ó÷åíûõ â
îáëàñòè êèáåðíåòèêè è âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè íåîöåíèìà.

1.1. Âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà è ïðèáîðû,
èñòîðèÿ âîïðîñà

Ðàññìîòðèì âíà÷àëå òàáë. 1.1, â êîòîðîé ïðèâåäåíû êðàòêèå
ñâåäåíèÿ îá èñòîðèè ðàçâèòèÿ âû÷èñëèòåëüíûõ ñðåäñòâ è ìåòî-
äîâ â ëèöàõ, ñîáûòèÿõ è îáúåêòàõ («âðåìÿ — ñîáûòèÿ — ëþäè»)
[10—12].

Òàáëèöà 1.1. Îñíîâíûå ñîáûòèÿ â èñòîðèè ðàçâèòèÿ âû÷èñëèòåëüíûõ ìåòîäîâ,
ïðèáîðîâ, àâòîìàòîâ è ìàøèí

Àâòîðû è èçäåëèÿ
Õðîíîëîãèÿ è îïèñàíèå (êîììåíòàðèé)

Äæîí Íåïåð
(1550—1617)

Øîòëàíäåö Äæîí Íåïåð â 1614 ã. îïóáëèêîâàë «Îïèñàíèå
óäèâèòåëüíûõ òàáëèö ëîãàðèôìîâ». Îí óñòàíîâèë, ÷òî ñóììà
ëîãàðèôìîâ ÷èñåë a è b ðàâíà ëîãàðèôìó ïðîèçâåäåíèÿ ýòèõ
÷èñåë. Ïîýòîìó óìíîæåíèå óäàåòñÿ ñâåñòè ê îïåðàöèè ñëîæå-
íèÿ. Èì æå áûë ðàçðàáîòàí èíñòðóìåíò ïåðåìíîæåíèÿ ÷èñåë —
«êîñòÿøêè Íåïåðà», ñîñòîÿâøèé èç íàáîðà ñåãìåíòèðîâàííûõ
ñòåðæåíüêîâ, ïðè ïåðåìåùåíèè êîòîðûõ ïðè ñëîæåíèè ÷èñåë â
ïðèëåãàþùèõ äðóã ê äðóãó ïî ãîðèçîíòàëè ñåãìåíòàõ ïîëó÷àëè
ðåçóëüòàò èõ óìíîæåíèÿ. «Êîñòÿøêè Íåïåðà» âñêîðå áûëè âû-
òåñíåíû
ëîãàðèôìè÷åñêîé
ëèíåéêîé
(Ð. Áèññàêàð,
êîíåö
1620 ã.) è äðóãèìè âû÷èñëèòåëüíûìè óñòðîéñòâàìè (â îñíîâ-
íîì ìåõàíè÷åñêîãî òèïà)

Âèëüãåëüì Øèêêàðä
(1592—1636)

Ñ÷èòàëîñü, ÷òî ïåðâóþ ìåõàíè÷åñêóþ ñ÷åòíóþ ìàøèíó èçî-
áðåë âåëèêèé ôðàíöóçñêèé ìàòåìàòèê è ôèçèê Á. Ïàñêàëü â
1642 ã. Îäíàêî â 1957 ã. Ô. Ãàììåð (ÔÐÃ, äèðåêòîð Êåïëåðîâ-
ñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà) îáíàðóæèë äîêàçàòåëüñòâà ñîçäàíèÿ
Âèëüãåëüìîì Øèêêàðäîì ìåõàíè÷åñêîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøè-
íû ïðèáëèçèòåëüíî çà äâà äåñÿòèëåòèÿ äî èçîáðåòåíèÿ Ïàñêàëÿ.
Îí íàçâàë åå «÷àñû äëÿ ñ÷åòà». Ìàøèíà ïðåäíàçíà÷àëàñü äëÿ
âûïîëíåíèÿ ÷åòûðåõ àðèôìåòè÷åñêèõ äåéñòâèé è ñîñòîÿëà èç
÷àñòåé: ñóììèðóþùåãî óñòðîéñòâà; ìíîæèòåëüíîãî óñòðîéñòâà;
ìåõàíèçìà äëÿ ïðîìåæóòî÷íûõ ðåçóëüòàòîâ. Ñóììèðóþùåå óñò-
ðîéñòâî ñîñòîÿëî èç çóá÷àòûõ ïåðåäà÷ è ïðåäñòàâëÿëî ïðîñòåé-
øóþ ôîðìó àðèôìîìåòðà. Ïðåäëîæåííàÿ ñõåìà ìåõàíè÷åñêîãî
ñ÷åòà ñ÷èòàåòñÿ êëàññè÷åñêîé

8
Ãëàâà 1. Âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà è ìàøèíû...

Àâòîðû è èçäåëèÿ
Õðîíîëîãèÿ è îïèñàíèå (êîììåíòàðèé)

Îäíàêî ýòó ïðîñòóþ è ýôôåêòèâíóþ ñõåìó ïðèøëîñü èçî-
áðåòàòü çàíîâî, òàê êàê ñâåäåíèÿ î ìàøèíå Øèêêàðäà íå ñòàëè
âñåîáùèì äîñòîÿíèåì

Áëýç Ïàñêàëü (1623 —1662)

Ìàøèíà Á. Ïàñêàëÿ

 1642 ã., êîãäà Ïàñêàëþ áûëî 19 ëåò, áûëà èçãîòîâëåíà
ïåðâàÿ äåéñòâóþùàÿ ìîäåëü ñóììèðóþùåé ìàøèíû. ×åðåç íå-
ñêîëüêî ëåò Áëýç Ïàñêàëü ñîçäàë ìåõàíè÷åñêóþ ñóììèðóþùóþ
ìàøèíó («ïàñêàëèíà»), êîòîðàÿ ïîçâîëÿëà ñêëàäûâàòü ÷èñëà â
äåñÿòè÷íîé ñèñòåìå ñ÷èñëåíèÿ.  ýòîé ìàøèíå öèôðû øåñòè-
çíà÷íîãî ÷èñëà çàäàâàëèñü ïóòåì ñîîòâåòñòâóþùèõ ïîâîðîòîâ
äèñêîâ (êîëåñ) ñ öèôðîâûìè äåëåíèÿìè, à ðåçóëüòàò îïåðàöèè
ìîæíî áûëî ïðî÷èòàòü â øåñòè îêîøêàõ — ïî îäíîìó íà êàæ-
äóþ öèôðó. Äèñê åäèíèö áûë ñâÿçàí ñ äèñêîì äåñÿòêîâ, äèñê
äåñÿòêîâ — ñ äèñêîì ñîòåí è ò. ä. Äðóãèå îïåðàöèè âûïîëíÿ-
ëèñü ñ ïîìîùüþ äîâîëüíî íåóäîáíîé ïðîöåäóðû ïîâòîðíûõ
ñëîæåíèé, è â ýòîì çàêëþ÷àëñÿ îñíîâíîé íåäîñòàòîê «ïàñêàëè-
íû». Ïðèáëèçèòåëüíî çà äåñÿòèëåòèå îí ïîñòðîèë áîëåå 50 ðàç-
ëè÷íûõ âàðèàíòîâ ìàøèíû. Èçîáðåòåííûé Ïàñêàëåì ïðèíöèï
ñâÿçàííûõ êîëåñ ÿâèëñÿ îñíîâîé, íà êîòîðîé ñòðîèëîñü áîëü-
øèíñòâî âû÷èñëèòåëüíûõ óñòðîéñòâ íà ïðîòÿæåíèè ñëåäóþùèõ
òðåõ ñòîëåòèé

Ãîòôðèä Âèëüãåëüì
Ëåéáíèö (1646 —1716)

 1672 ã., íàõîäÿñü â Ïàðèæå, Ëåéáíèö ïîçíàêîìèëñÿ ñ ãîë-
ëàíäñêèì ìàòåìàòèêîì è àñòðîíîìîì Õðèñòèàíîì Ãþéãåíñîì.
Âèäÿ, êàê ìíîãî âû÷èñëåíèé ïðèõîäèòñÿ äåëàòü àñòðîíîìó,
Ëåéáíèö ðåøèë èçîáðåñòè ìåõàíè÷åñêîå óñòðîéñòâî äëÿ ðàñ÷å-
òîâ.  1673 ã. îí çàâåðøèë ñîçäàíèå ìåõàíè÷åñêîãî êàëüêóëÿòî-
ðà. Ðàçâèâ èäåè Ïàñêàëÿ, Ëåéáíèö èñïîëüçîâàë îïåðàöèþ ñäâèãà
äëÿ ïîðàçðÿäíîãî óìíîæåíèÿ ÷èñåë. Ñëîæåíèå ïðîèçâîäèëîñü
íà íåì ïî ñóùåñòâó òàê æå, êàê è íà «ïàñêàëèíå», îäíàêî Ëåéá-
íèö âêëþ÷èë â êîíñòðóêöèþ äâèæóùóþñÿ ÷àñòü (ïðîîáðàç ïîä-
âèæíîé êàðåòêè áóäóùèõ íàñòîëüíûõ êàëüêóëÿòîðîâ) è ðó÷êó, ñ
ïîìîùüþ êîòîðîé ìîæíî áûëî êðóòèòü ñòóïåí÷àòîå êîëåñî
èëè — â ïîñëåäóþùèõ âàðèàíòàõ ìàøèíû — öèëèíäðû, ðàñïî-
ëîæåííûå âíóòðè àïïàðàòà

Æîçåô-Ìàðè Æàêêàð
(1775—1834)

Ðàçâèòèå âû÷èñëèòåëüíûõ óñòðîéñòâ ñâÿçàíî ñ ïîÿâëåíèåì
ïåðôîðàöèîííûõ êàðò è èõ ïðèìåíåíèåì. Ïîÿâëåíèå æå ïåðôî-
ðàöèîííûõ êàðò ñâÿçàíî ñ òêàöêèì ïðîèçâîäñòâîì. Â 1804 ã. èí-
æåíåð Æîçåô-Ìàðè Æàêêàð ïîñòðîèë ïîëíîñòüþ àâòîìàòèçè-
ðîâàííûé ñòàíîê (ñòàíîê Æàêêàðà), ñïîñîáíûé âîñïðîèçâîäèòü
ñëîæíåéøèå óçîðû. Ðàáîòà ñòàíêà ïðîãðàììèðîâàëàñü ñ ïîìî-
ùüþ êîëîäû ïåðôîêàðò, êàæäàÿ èç êîòîðûõ óïðàâëÿëà îäíèì õî-
äîì ÷åëíîêà. Ïåðåõîä ê íîâîìó ðèñóíêó ïðîèñõîäèë çàìåíîé
êîëîäû ïåðôîêàðò

1.1. Âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà è ïðèáîðû, èñòîðèÿ âîïðîñà
9

Ïðîäîëæåíèå òàáë. 1.1

Àâòîðû è èçäåëèÿ
Õðîíîëîãèÿ è îïèñàíèå (êîììåíòàðèé)

×àðëüç Áýááèäæ
(1791—1871)

Àíàëèòè÷åñêàÿ ìàøèíà
×. Áýááèäæà

Îí îáíàðóæèë ïîãðåøíîñòè â òàáëèöàõ ëîãàðèôìîâ Íåïåðà,
êîòîðûìè øèðîêî ïîëüçîâàëèñü ïðè âû÷èñëåíèÿõ àñòðîíîìû,
ìàòåìàòèêè, øòóðìàíû äàëüíåãî ïëàâàíèÿ. Â 1821 ã. ïðèñòóïèë ê
ðàçðàáîòêå ñâîåé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíû, êîòîðàÿ ïîìîãëà áû
âûïîëíèòü áîëåå òî÷íûå âû÷èñëåíèÿ.  1822 ã. áûëà ïîñòðîåíà
ðàçíîñòíàÿ ìàøèíà (ïðîáíàÿ ìîäåëü), ñïîñîáíàÿ ðàññ÷èòûâàòü
è ïå÷àòàòü áîëüøèå ìàòåìàòè÷åñêèå òàáëèöû. Ýòî áûëî î÷åíü
ñëîæíîå, áîëüøîå óñòðîéñòâî è ïðåäíàçíà÷àëîñü äëÿ àâòîìàòè-
÷åñêîãî âû÷èñëåíèÿ ëîãàðèôìîâ. Ðàáîòà ìîäåëè îñíîâûâàëàñü
íà ïðèíöèïå, èçâåñòíîì â ìàòåìàòèêå êàê «ìåòîä êîíå÷íûõ ðàç-
íîñòåé»: ïðè âû÷èñëåíèè ìíîãî÷ëåíîâ èñïîëüçóåòñÿ òîëüêî
îïåðàöèÿ ñëîæåíèÿ è íå âûïîëíÿåòñÿ óìíîæåíèå è äåëåíèå, êî-
òîðûå çíà÷èòåëüíî òðóäíåå ïîääàþòñÿ àâòîìàòèçàöèè.  ïîñëå-
äóþùåì îí ïðèøåë ê èäåå ñîçäàíèÿ áîëåå ìîùíîé — àíàëèòè÷å-
ñêîé ìàøèíû. Îíà íå ïðîñòî äîëæíà áûëà ðåøàòü ìàòåìàòè÷å-
ñêèå çàäà÷è îïðåäåëåííîãî òèïà, à âûïîëíÿòü ðàçíîîáðàçíûå
âû÷èñëèòåëüíûå îïåðàöèè â ñîîòâåòñòâèè ñ èíñòðóêöèÿìè, çàäà-
âàåìûìè îïåðàòîðîì. Ïî çàìûñëó ýòî áûë ïåðâûé óíèâåðñàëü-
íûé ïðîãðàììèðóåìûé êîìïüþòåð. Àíàëèòè÷åñêàÿ ìàøèíà â
ñâîåì ñîñòàâå äîëæíà áûëà èìåòü òàêèå êîìïîíåíòû, êàê «ìåëü-
íèöà» (àðèôìåòè÷åñêîå óñòðîéñòâî ïî ñîâðåìåííîé òåðìèíî-
ëîãèè) è «ñêëàä» (ïàìÿòü). Èíñòðóêöèè (êîìàíäû) ââîäèëèñü â
àíàëèòè÷åñêóþ ìàøèíó ñ ïîìîùüþ ïåðôîêàðò (èñïîëüçîâàëàñü
èäåÿ ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ Æàêêàðà ñ ïîìîùüþ ïåðôî-
êàðò). Øâåäñêèé èçäàòåëü, èçîáðåòàòåëü è ïåðåâîä÷èê Ïåð Ãåîðã
Øîéö, âîñïîëüçîâàâøèñü ñîâåòàìè Áýááèäæà, ïîñòðîèë âèäîèç-
ìåíåííûé âàðèàíò ýòîé ìàøèíû. Â 1855 ã. ìàøèíà Øîéöà áûëà
óäîñòîåíà çîëîòîé ìåäàëè íà Âñåìèðíîé âûñòàâêå â Ïàðèæå.
 äàëüíåéøåì îäèí èç ïðèíöèïîâ, ëåæàùèõ â îñíîâå èäåè àíàëè-
òè÷åñêîé ìàøèíû, — èñïîëüçîâàíèå ïåðôîêàðò — íàøåë âî-
ïëîùåíèå â ñòàòèñòè÷åñêîì òàáóëÿòîðå, ïîñòðîåííîì àìåðèêàí-
öåì Ãåðìàíîì Õîëëåðèòîì (äëÿ óñêîðåíèÿ îáðàáîòêè ðåçóëüòà-
òîâ ïåðåïèñè íàñåëåíèÿ â ÑØÀ â 1890 ã.)

Îãàñòà Àäà Áàéðîí
(ãðàôèíÿ Ëàâëåéñ)
(1815—1852)

Ãðàôèíÿ Îãàñòà Àäà Ëàâëåéñ, äî÷ü ïîýòà Áàéðîíà, ñîâìåñò-
íî ñ ×. Áýááèäæåì ðàáîòàëà íàä ñîçäàíèåì ïðîãðàìì äëÿ åãî
ñ÷åòíûõ ìàøèí. Åå ðàáîòû â ýòîé îáëàñòè áûëè îïóáëèêîâàíû â
1843 ã. Îäíàêî â òî âðåìÿ ñ÷èòàëîñü íåïðèëè÷íûì äëÿ æåíùèíû
èçäàâàòü ñâîè ñî÷èíåíèÿ ïîä ïîëíûì èìåíåì, è Ëàâëåéñ ïîñòà-
âèëà íà òèòóëå òîëüêî ñâîè èíèöèàëû.
 ìàòåðèàëàõ Áýááèäæà è êîììåíòàðèÿõ Ëàâëåéñ íàìå÷å-
íû òàêèå ïîíÿòèÿ, êàê «ïîäïðîãðàììà» è «áèáëèîòåêà ïîäïðî-
ãðàìì», «ìîäèôèêàöèÿ êîìàíä» è «èíäåêñíûé ðåãèñòð», êî-
òîðûå ñòàëè óïîòðåáëÿòüñÿ òîëüêî â 50-õ ãã. XX â. Ñàì òåðìèí
«áèáëèîòåêà» áûë ââåäåí Áýááèäæåì, à òåðìèíû «ðàáî÷àÿ
ÿ÷åéêà» è «öèêë» ïðåäëîæèëà À. Ëàâëåéñ. «Ìîæíî ñ ïîëíûì

10
Ãëàâà 1. Âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà è ìàøèíû...

Ïðîäîëæåíèå òàáë. 1.1