Основными техническими предпосылками создания ЭВМ являются развитие электроники и опыт, накопленный в процессе разработки счетных и счетно-аналитических машин на перфокартах.
2.1 Механические счетные машины
Первые попытки облегчить процесс вычислений человечество предприняло уже в самом начале своей сознательной деятельности. Сначала выполнялся «счет на пальцах», затем на смену пальцам пришли палочки, косточки на проволоке (счеты), а позже более удобные для вычислений счетные механизмы, механические счетные машинки и т. д. Можно назвать десятки имен конструкторов таких механических приспособлений для облегчения счета и десятки наименований самих устройств. Счет на пальцах сыграл громадную роль не только для облегчения вычислений, но и в развитии математики.
Эта несколько видоизмененная система дошла до нас в виде «римских» цифр. На смену пальцам, и в первую очередь с целью обеспечения возможности запоминать числа, пришел счет на бирках, зарубках, палочках, узелках и др.
Широкое распространение у древних народов получил абак – счетный прибор, на котором отмечены места (колонки или строчки) для разных разрядов чисел. Косточки, жетоны, камешки, размещенные на этих местах, имеют различное числовое значение, то есть в абаке используется позиционная система счисления. Самым распространенным абаком, широко используемым и в настоящее время, являются счеты.
2.2 Электромеханические счетные машины
В конце XIX века в связи с развитием науки и техники потребность в счетных машинах настолько возросла, что ее перестали удовлетворять и арифмометры и другие типы механических счетных машин. Последним и решающим толчком к созданию более производительных машин послужили потребности по обработке переписей населения, которые стали проводиться регулярно во многих странах.
Поскольку к этому времени достаточно хорошее развитие получила теория электричества, и в частности теория слабых токов, перспективным направлением развития счетных машин стало использование в них электрических и электромеханических компонентов.
Наступила эра электромеханических машин, развитие которых пошло по двум направлениям:
- Использование электричества как движущей силы внутри счетных машин. Это направление привело к созданию класса электрических, а затем электронных клавишных машин, информация в которые вводилась вручную с помощью клавиатуры (повысилась скорость и точность вычислений, но недостаточной оставалась степень автоматизации вычислений).
- Использование электричества в устройствах ввода и вывода информации при использовании перфокарт (повысилась скорость ввода и вывода информации и автоматизация вычислений, поскольку на перфокарты наносилась не только числовая, но и программная информация).
2.3 Электронные вычислительные машины
Первая электронная вычислительная машина на основе электронных вакуумных ламп с нитью накаливания была создана по заказу артиллеристов в Пенсильванском университете в 1946 году – машина ENIAC (Electronic Numeral Integrator and Computer).
Основные принципы организации ЭВМ по Дж. фон Нейману:
- Принцип двоичного кодирования. Электронные машины должны работать не в десятичной, а в двоичной системе счисления.
- Принцип программного управления. Машина выполняет вычисления по программе. Программа состоит из набора команд, которые исполняются автоматически друг за другом в определенной последовательности.
- Принцип хранимой программы. В процессе решения задачи программа ее исполнения должна размещаться в запоминающем устройстве машины, обладающем высокой скоростью выборки и записи.
- Принцип однотипности представления чисел и команд. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует машина, записывается в двоичном коде. Таким образом, по форме представления команды и числа однотипны, а это дает возможность машине исполнять операции над командами программы.
- Принцип иерархичности памяти. Трудности реализации единого емкого быстродействующего запоминающего устройства требуют иерархического построения памяти. Должно быть по меньшей мере два уровня иерархии: основная память и внешняя память.
- Принцип адресности основной памяти. Основная память должна состоять из пронумерованных ячеек, каждая из которых доступна программе в любой момент времени по ее двоичному адресу или по присвоенному ей имени (имя ячейке присваивается в программе, и соответствующий этому имени адрес должен храниться в основной памяти на протяжении всего времени выполнения программы).
Структура ЭВМ, предложенная Дж. фон Нейманом, должна содержать следующие устройства: управляющее устройство, арифметическое устройство, основную (оперативную) и внешнюю память, устройство ввода программ и данных, устройство вывода результатов расчетов, пульт ручного управления.
Структура фон-неймановской ЭВМ показана на рис. 1.

В начале 50-х по заказу атомщиков в 1951 году в Киеве под руководством академика С.А.Лебедева была создана первая отечественная машина МЭСМ (малая электронная счетная машина); в 1952 году БЭСМ (большая ЭСМ, имевшая позже продолжения БЭСМ-2, БЭСМ-4, БЭСМ-6, рис. 2).
