Первые поколения ЭВМ создавались а основе электронных ламп, затем — транзисторов, и, поэтому, из-за своей высокой стоимости не находили широкого применения.

Лишь в 1959 году, когда Р. Нойс изобрёл микросхему, значительно снизилась себестоимость, потребляемая мощность, габариты и сложность ЭВМ, что способствовало их популяризации и всеобщему распространению, особенно в сфере управления производством.

Достижения микроэлектронной технологии позволило значительно расширить возможности всех классов ЭВМ.

Простота и гибкость использования компьютеров, в большей мере обусловлена применением программного обеспечения, что позволяет быстро и с наименьшими затратами изменить предназначение ЭВМ.

До настоящего времени были разработаны 4 поколения ЭВМ, причём первые 3 уже не используются. Четвёртое поколение ЭВМ, созданное на основе сверхбыстрых БИС способно выполнять сотни миллионов операций в секунду.

Успехи в развитии микропроцессоров и микро-ЭВМ ознаменовались созданием нового класса средств вычислительной техники — персональных компьютеров, в которых удачно сочетаются удобство, малые габариты, простота использования и широкая сфера применения со сравнительно низкой стоимостью.

Использование ПК во многих случаях позволяет повысить продуктивность и качество труда. Такие ЭВМ имеют довольно понятный интерфейс, благодаря чему работа с ними не требует особой подготовки. Широкий спектр программного обеспечения даёт возможность быстро изменить назначение данной ЭВМ.

Существует и быстро пополняется множество различных моделей персональных компьютеров. В новых моделях, которые предоставляются пользователю, возможности быстро расширяются, в первую очередь за счёт увеличения производительности процессоров, ёмкостей основной и внешней памяти, повышения качества и гибкости электронной графики, качества печати и т. д.

Сейчас, наряду с усовершенствованием персональных ЭВМ, широко ведутся разработки в области искусственного интеллекта, который позволил бы компьютеру самостоятельно принимать решения, не требуя при этом вмешательства человека.

Основой для разработки следующего (пятого) поколения ЭВМ станут всё большая миниатюризация и внедрение биотехнологий.

Принцип работы любой ЭВМ основан на проведении операций над числами, представленными двоичными (реже — двоично-десятеричными или другими) кодами в виде совокупности низких и высоких уровней напряжений или токов. Также, но значительно реже, встречаются ЭВМ, оперирующие аналоговой информацией. Поэтому на аппаратном уровне ЭВМ представлена двумя видами схем — комбинационными логическими схемами и цифровыми автоматами, структура которых зависит от того, какую из составных частей ЭВМ они реализуют и от назначения ЭВМ в целом.

При проектировании ЭВМ и вычислительных систем значительное внимание придают выбору операционных блоков АЛУ для реализации заданных логических и арифметических операций

Развитие электронной вычислительной техники, информатики и применения их средств и методов в народном хозяйстве, научных исследованиях, образовании и иных сферах человеческой деятельности является на данный момент приоритетным направлением развития научно-технического прогресса. Это приводит к необходимости широкой подготовки специалистов по электронным вычислительным машинам, системам и сетям, программному обеспечению и прикладной математике, автоматизированным системам обработки данных и управления, а также другим направлениям, связанным с интенсивным использованием вычислительной техники. Всем этим специалистам необходимы достаточно глубокие знания принципов построения и функционирования современных электронных вычислительных машин, комплексов, систем и сетей, микропроцессорных средств, персональных компьютеров. Такие знания необходимы не только специалистам различных областей вычислительной техники, но и лицам, связанным с созданием программного обеспечения и применением ЭВМ в различных областях, что определяется тесным взаимодействием аппаратных и программных средств ЭВМ, тенденций аппаратной интеграции системных и специализированных программных продуктов, что позволяет достичь увеличения продуктивности, надёжности, функциональной гибкости, большей приспособленности вычислительных машин и систем к эксплуатационному обслуживанию.

Заданием на данный курсовой проект является проектирование для некоторого цифрового автомата устройства управления на основе жёсткой логики, формирующего на десяти выходных шинах последовательности цифровых управляющих сигналов по заданным кодам микрокоманд.

2. Общая часть.

Преобразование информации в ЭВМ производится электронными схемами двух типов: комбинационными схемами и цифровыми автоматами (накапливающими или последовательностными схемами).

Более сложный класс преобразователей дискретной информации составляют цифровые автоматы. ЦА в отличие от комбинационной схемы имеет некоторое конечное число различных внутренних состояний.

Под воздействием входного слова ЦА переходит из одного состояния в другое и выдаёт выходное слово. Выходное слово в такте на выходе ЦА в общем случае определяется входным словом, поступившем на вход автомата в этот такт и внутренним состоянием автомата, которое явилось результатом воздействия на автомат входных слов в предыдущие такты.

Комбинация входного слова и текущего состояния автомата в данном случае определяет не только входное слово, но и то состояние, в которое автомат перейдёт к началу следующего такта.

В ЭВМ в качестве элементарных автоматов используются главным образом триггеры. Особенности построения цифровых устройств связаны со способом передачи информации между логическими элементами.

Основные понятия теории автоматов.

В данной части курсового проекта будут рассмотрены некоторые виды цифровых автоматов, принципы их построения и их различия, в зависимости от вида. Углубленная проработка данного вопроса необходима для оптимального решения задания курсового проекта.

Термин автомат, как правило, используется в двух аспектах. В первом случае, автомат  это устройство, выполняющее некоторые функции без непосредственного участия человека. Исходя из этого определения, можно сказать, что ЭВМ — автомат, так как после загрузки программы и исходных данных ЭВМ решает заданную задачу без участия человека. Во втором случае, термин "автомат" как математическое понятие обозначает математическую модель реальных технических автоматов. В этом аспекте автомат представляется как "чёрный ящик", имеющий конечное число входов и выходов и некоторое множество внутренних состояний Q = {q₁(t), q₂(t) ... q_n(t)}, в которые он под воздействием входных сигналов переходит скачкообразно, т. е. практически мгновенно, минуя промежуточное состояние. Но это условие идеализированно, поскольку очевидно, что реальный переходный процесс длится конечное время.

Автомат называется конечным, если множество его внутренних состояний и множество значений входных сигналов — конечные множества.

В практике часто используется понятие цифрового автомата, под которым понимают устройство, предназначенное для преобразования цифровой информации.

Входные сигналы в цифровых автоматах представляются в виде конечного множества мгновенных сигналов. В целях упрощения рассмотрения процессов, происходящих в цифровых автоматах, поскольку все события (состояния) должны относиться к фиксированному моменту времени t, то теоретически считают, что входные сигналы не имеют длительности, но реально это не так. Условно также принимается, что число выходных сигналов y(t) конечно и они возникают в результате действия входных сигналов. При этом следует учитывать, что одновременно с появлением выходного сигнала происходит скачкообразный переход автомата из состояния q₁(t) в состояние q₂(t).

П
усть имеется цифровой автомат с одним входом:

Рис. 1. Абстрактный автомат с одним входом и одним выходом

Математической моделью цифрового автомата является абстрактный автомат, заданный совокупностью шести объектов:

1) конечное множество Х входных сигналов (входной алфавит автомата):

Х={x₁(t), x₂(t) … х_n(t)};

2) конечное множество Y выходных сигналов (выходной алфавит автомата):