Электронной базой эвм 2 поколения является

Электронной базой эвм 2 поколения является

После безуспешных работ Георгия Атанасова по созданию электронной машины в 1942 г. выходит книга известного ученого Норберта Винера «Основы кибернетики или теории управления всеми организмами». Основываясь на материале этой книги и на знаниях системной техники, Джон фон Нейман, Чарльз Айстин и другие американские ученые, знакомые с работами Атанасова, приступили к разработке ЭВМ (на базе электронных ламп).

Первая ЭВМ была создана в 1946 году в США в Пенсильванском университете под руководством Дж. Маучли и Дж. Эккерта. Называлась эта машина ENIAC — electronic integrator and calculator (ЭНИАК — аббревиатура от полного названия «электронный интегратор и вычислитель»). Применялась она лишь для расчетов ядерных реакций в военных целях.

От момента создания данной машины и идет эра ЭВМ. И, хотя производительность ее работы составляла мизерную по современным представлениям величину — 5 000 операций в секунду, она была новым принципиальным шагом в развитии вычислительной техники той поры и революционно превосходила все другие виды вычислителей.

Первая в Европе ЭВМ была создана в СССР в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева в АН УССР в Киеве. Называлась она Малая Электронная Счетная Машина — МЭСМ.

Позже в 1952 г. в одном из немецких научных учреждений была обнаружена засекреченная вычислительная машина подобного направления, созданная Карлом Шуреком еще в 1944 г. Но право на изобретение уже было за американцами.

Дальнейшая история развития ЭВМ подобной архитектуры представлена в виде, так называемых поколений. Подробнее о понятии и особенностях архитектурного построения таких машин («фон-неймановской» архитектуры) поговорим ниже

Поколение ЭВМ — совокупность существенных особенностей и характеристик, используемых при построении конструкторско-технологической и логической базы машины. Основа разделения ЭВМ на поколения, прежде всего, выражается в элементной базе.

Элементная база — совокупность технических устройств, из которых собрана вся машина. Она определяет все характеристики ЭВМ.

Чтобы вести изложение отличий ЭВМ по поколениям развития, приведем эти характеристики и рассмотрим, как их следует понимать.

Быстродействие — способность ЭВМ выполнять некоторое количество арифметических и логических операций в единицу времени (как правило, в секунду). Данную характеристику не следует путать с тактовой частотой работы процессора. Дело в том, что выполнение конкретной операции складывается из определенной совокупности элементарных действий, каждое из которых осуществляется за один такт.

Эта характеристика измеряется в MIPS (миллионах команд, выполняемых в секунду) и MFLOPS (миллионах операций над числами с плавающей запятой, выполняемых в секунду).

Объем внутренней и внешней памяти — количество информации, которое может быть доступно для быстрой обработки на ЭВМ или может быть сохранено на продолжительный период. Эти объемы считаются, как было отмечено выше, в байтах, килобайтах и других единицах измерения информации.

Точность вычислений — способность процессора (сопроцессора) ЭВМ выполнять арифметические операции с определенной точностью после запятой (допустим, порядка 300 знаков после запятой).

Габаритные размеры — величина внешних размеров как отдельных модулей или составных частей машины, так и всего комплекса в целом.

Энергопотребление — электрическая мощность, потребляемая от источника питания, как отдельными модулями, так и всей ЭВМ.

Стоимость — цена отдельных модулей, всего комплекса ЭВМ, расходных материалов.

Дизайн — внешний вид, форма, окраска, удобство эксплуатации и др.

Возможность выполнения определенных задач. Эта характеристика определяет тактические или, можно сказать, обобщающие возможности ЭВМ. Они реализуются на базе технических характеристик, рассмотренных выше

Основные характеристики производительности ЭВМ подчиняются эмпирическому закону, сформулированному сотрудником корпорации Intel — Г. Муром. В соответствии с ним тактовая частота процессоров (как основной фактор быстродействия) удваивается каждые полгода.

1-е поколение ЭВМ (с 1946 г. до середины 50-х годов ХХ в.).

Элементная база ЭВМ этого поколения — электронные лампы.

К первому поколению ЭВМ, кроме отмеченных выше, относятся созданные советскими учеными и инженерами ламповые вычислительные машины БЭСМ-2, Стрела, М-2, М-3, Минск-1, Урал-1, Урал-2, М-20. Они были, в основном, ориентированны на решение научно-технических задач.

Что же представляли собой машины первого поколения? Характеристики ЭНИАКа: вес — 30 тонн, занимаемая площадь — 150 м.кв., 40 панелей управления, 18 000 электронных ламп, 1 500 реле, производительность — 5 000 операций в секунду.

Одна из первых вычислительных машин — ТРИДАГ — занимала площадь целого здания.

Эксплуатация ЭВМ первого поколения дала ряд заметных результатов и тем самым определяла необходимость дальнейших научных исследований и практических внедрений в области развития этого нового для человечества класса техники.

Такие исследования и внедрения проводились во многих странах и через некоторое время темпы развития новой отрасли вышли в число одних из ведущих в мире. Так, для сравнения, можно прогнозировать создание нового самолета в авиационной промышленности (где темпы развития также высоки), но в условном пересчете на темпы роста индустрии электронно-вычислительной техники и микроэлектроники. В качестве сравнительных характеристик возьмем скорость, энергопотребление, стоимость. Самолет, который бы мог быть создан при таких условиях, должен быть способным облететь земной шар всего за несколько часов, истратив при этом около 20 кг топлива, а стоил бы всего 500 долларов.

На данном образном примере мы показали, что действительно, начиная с первого поколения, человечество вкладывало огромные ресурсы в становление и развитие электронно-вычислительной техники. Основу такого движения вперед составляли работы по изменению элементной базы ЭВМ и последовательного улучшения всех ее технических характеристик.

Одной из значительных вех на этом пути было изобретение в 1948 году нового электронного прибора — транзистора.

В 1955 г. начинается выпуск транзисторных бортовых ЭВМ для военной авиации. Так было начато 2-е поколение компьютеров.

2-е поколение ЭВМ (с середины 50-х годов до середины 60-х годов ХХ в.).

Элементная база — транзисторы.

Применение транзисторов в этом поколении позволило существенно повысить надежность, снизить энергопотребление, уменьшить размеры ЭВМ.

В целом изменение элементной базы позволило создать ЭВМ, обладающие большими логическими возможностями и более высокой производительностью. Наряду с машинами для научных расчетов, появились ЭВМ для решения планово-экономических задач (задач обработки данных) и управления производственными процессами.

В нашей стране были созданы полупроводниковые ЭВМ различного назначения: малые ЭВМ серии Наири и МИР, средние ЭВМ для научных расчетов и обработки данных со скоростью работы 5-30 тыс. операций в секунду — Минск-2, Минск-22, Минск-32, Урал-14, Раздан-2, Раздан-3, БЭСМ-4, М-220 и управляющие вычислительные машины Днепр, ВНИИЭМ-3 и др.

В рамках второго поколения академики С.А. Лебедев и В.А. Мельников создали сверхбыстродействующую ЭВМ БЭСМ-6 с производительностью 1 000 000 операций в секунду. Именно данной машине принадлежит мировой рекорд преодоления такой производительности.

Таким образом, уже в рамках второго поколения видно существенное расширение сферы использования вычислительной техники по сравнению с первоначальным узкоспециализированным военным применением. Эта тенденция прослеживается и дальше.

Кроме того, во всем мире продолжали развиваться тенденции к повышению надежности, быстродействия, снижению стоимости аппаратуры и улучшению других характеристик.

Качественное развитие указанных тенденций могло быть лишь при изменении элементной базы ЭВМ.

В 1958 г. разработана и создана интегральная схема — новый вид электронных приборов. В ней на одном кусочке полупроводника собрана целая электронная схема.

Важен проект фирмы IBM во второй половине 60-х годов ХХ в. по созданию новых классов ЭВМ на базе интегральных схем (ИС). Фактически был создан совершенно новый промышленный комплекс, по сравнению с которым вся предшествующая вычислительная техника могла бы показаться робким экспериментом. Но это и потребовало серьезных затрат в сумме около 5 млрд. долл. — 500 млн. на исследования и более 4 млрд. на развитие производства. Даже на знаменитый Манхэттенский проект, завершившийся взрывами первых атомных бомб, ушло средств в 2,5 раза меньше.

Читайте также:  Фен шуй водопад в доме картина

3-е поколение ЭВМ (с середины 60-х до середины 70-х гг. ХХ в.).

Элементная база — интегральные схемы малой степени интеграции, где на миниатюрном кремниевом кристалле, размером примерно 1 см на 1 см, размещалось до 100 активных элементов. Отсюда и название — чип — от английского слова «кусочек», «обломок».

Первая ЭВМ на интегральных схемах была изготовлена уже в 1961 году. Она содержала 587 схем малой интеграции. А в следующем 1962 г. была выпущена первая серийная ЭВМ 3-го поколения. В полной мере развитие этого поколения относится к выше отмеченному проекту — разработке машин IBM-360.

Наша страна совместно со странами — членами СЭВ — в начале 70-х годов разработали и организовали серийное производство Единой Системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Системы Малых ЭВМ (СМ ЭВМ) — машин третьего поколения на интегральных схемах.

В 1971 г. был создан первый микропроцессорный комплект 4004 — семейство из пяти дополняющих друг друга кристаллов. Главный чип имел размеры 3,8 на 2,8 мм и содержал 2 250 транзисторов. Первый микропроцессор был 4-разрядным, изготовлен на p-канальных МОП транзисторах и имел быстродействие порядка 50 000 операций в секунду. Уже к концу 70-хх гг. быстродействие микропроцессоров превысило миллион операций в секунду, степень интеграции — 200 000 транзисторов, разрядность достигла 32, что стало достаточным для решения подавляющего большинства задач даже в перспективе. Таким образом, основа для создания ЭВМ 4-го поколения была заложена.

4-е поколение ЭВМ (с середины 70-х годов ХХ в. по настоящее время).

Элементная база — интегральные схемы БИС — большой (от 100 до 1 000 активных элементов на один чип) и СБИС — сверхбольшой (свыше 1 000 активных элементов на один чип) степени интеграции. В первую очередь на этих элементах строят память ЭВМ.

В ЭВМ четвертого поколения достигается дальнейшее упрощение контактов человека с ЭВМ. Использование БИС и СБИС позволяет аппаратными средствами реализовывать некоторые функции программ операционных систем (аппаратная реализация трансляторов с алгоритмических языков высокого уровня и др.), что способствует увеличению производительности.

Характерным для крупных ЭВМ четвертого поколения является наличие нескольких процессоров, ориентированных на выполнение определенных операций, процедур или на решение некоторых классов задач. Создаются многопроцессорные вычислительные системы с быстродействием в несколько десятков или сотен миллионов операций в секунду. Кроме того, разрабатываются и многопроцессорные управляющие комплексы повышенной надежности с автоматическим изменением структуры (автоматической реконфигурацией).

Революцией в развитии вычислительной техники явилось создание и выпуск персональных компьютеров. Появлению их способствовали такие условия. Фирмы-разработчики ЭВМ поглощали не более 15% вала микропроцессоров, поставляемых фирмами-технологами. И тогда последние развернули широкую кампанию, стремясь пробудить самодеятельность населения. Попытка удалась настолько, что мир захлестнула новая волна радиолюбительства (точнее компьютеролюбительства). Работая в любых доступных условиях, люди конструировали персональные машины, предназначенные для индивидуального пользователя.

Двоим любителям сопутствовала невероятная удача. Персональная машина «Apple» (яблочко), созданная в 1976 г. Стивеном Джобсом и Стивом Возняком, 20-летними техниками фирмы электрических игрушек, оказалась очень удачной. Уже в 1977 г. ее тираж превысил миллион; к 1984 г. объем продажи фирмы «Apple» достиг 1 млрд. долларов — уровня, до которого нынешний сверхгигант вычислительной техники IBM шел 50 лет! Впрочем, с начала 80-х гг. и IBM и другие мощные фирмы вступили в борьбу за рынок персональных машин. И они достигли больших результатов: условное время сборки одной ЭВМ на линиях сократилось до нескольких секунд, увеличивались емкость памяти, пространственное и цветовое разрешение дисплеев.

В нашей стране в рамках 4-го поколения выпущены разнообразные машины: продолжение серий ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ, причем с рядом персональных ЭВМ, например, ЕС 1840,1841,1842, Искра 1030.

За рубежом — это компьютеры на базе процессора Intel 286, 386, 486, а затем ряда моделей Pentium.

В рамках 4-го поколения развились также хорошо известные всему миру средства вычислительной техники — микрокалькуляторы.

5-е поколение ЭВМ

В значительной степени формированию пятого поколения способствовали публикации сведений о проекте ЭВМ пятого поколения, разрабатываемом ведущими японскими фирмами и научными организациями, поставившими перед собой цель захвата в 90-х годах ХХ в. мирового лидерства в области вычислительной техники на основе обладания высочайшими технологиями в производстве микропроцессоров. Поэтому этот проект часто называли «японским вызовом».

Согласно проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения помимо более высокой производительности и надежности при более низкой стоимости должны обладать следующими качественно новыми свойствами. Это: 1) возможность взаимодействия с ЭВМ при помощи естественного языка, человеческой речи и графических изображений; 2) способность системы обучаться, производить ассоциативную обработку информации, делать логические рассуждения, вести «разумную» беседу с человеком в форме вопросов и ответов; 3) способность системы «понимать» содержимое базы данных, которая при этом превращается в «базу знаний» и использовать эти «знания» при решении задач.

Предполагалось, что в ЭВМ пятого поколения быстродействие машин и емкость основной (оперативной) памяти составят соответственно 2 млн. операций в секунду и 0,5 — 5 Мбайт для персональных компьютеров и 1-100 млрд. операций в секунду и 8-160 Мбайт для сверхпроизводительных ЭВМ. Ожидалось, что в машинах пятого поколения будут использоваться СБИС, содержащие до 1-10 млн. транзисторов на одном чипе.

Однако современная оценка состояния этих прогнозов является неоднозначной. Ряд поставленных целей из-за конструктивных особенностей машин «фон-неймановской» архитектуры не были достигнуты. В то же время основные характеристики (например, быстродействие, объем оперативной памяти и др.) были перекрыты и, нередко, очень значительно. Так, объемы оперативной памяти в 128, 256, 512, 1024 Мбайт и выше в современных персональных ЭВМ стали уже практической необходимостью. Общая проблема данного поколения, как оказалось, скрыта не в достижении некоторых технических характеристик ЭВМ, а в необходимости замены основной идеи работы — программного принципа и связанной с ним «фон-неймановской» архитектуры. О некоторых попытках создания ЭВМ новых архитектур расскажем дальше.

В заключении отметим: несмотря на то, что пятое поколение ЭВМ так и осталось еще не полностью реализованным, ведутся научные и практические исследования по разработке и созданию следующих поколений. Идеи этих поколений состоят не только в принципиальной замене архитектурного построения, но и в применении иногда фантастических вариантов физической реализации ЭВМ, как, например, предлагается при создании биокомпьютеров, т.е. управление живыми организмами с помощью средств и методов компьютерной техники.

В соответствии с элементной базой и уровнем развития программных средств выделяют четыре реальных поколения ЭВМ, краткая характеристика которых приведена в таблице:

Элементная база (для УУ, АЛУ)

Электронные (или электрические) лампы

Большие интегральные схемы (БИС)

Основной тип ЭВМ

Основные устройства ввода

Пульт, перфокарточный, перфоленточный ввод

Добавился алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура

Алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура

Цветной графический дисплей, сканер, клавиатура

Основные устройства вывода

Алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), перфоленточный вывод

Магнитные ленты, барабаны, перфоленты, перфокарты

Читайте также:  Помидоры яблочные отзывы фото

Добавился магнитный диск

Перфоленты, магнитный диск

Магнитные и оптические диски

Ключевые решения в ПО

Универсальные языки программиро-вания, трансляторы

Пакетные операцион-ные системы, оптимизи-рующие транслято-ры

Интерактивные операционные системы, структуриро-ванные языки программиро-вания

Дружественность ПО, сетевые операционные системы

Режим работы ЭВМ

Персональная работа и сетевая обработка данных

Цель использования ЭВМ

Техничес-кие и экономии-ческие расчеты

Управление и экономические расчеты

Первое поколение ЭВМ.

ЭВМ первого поколения обладали небольшим быстродействием в несколько десятков тыс. оп./сек. В качестве внутренней памяти применялись ферритовые сердечники. Основной недостаток этих ЭВМ – рассогласование быстродействия внутренней памяти и АЛУ и УУ за счет различной элементной базы. Общее быстродействие определялось более медленным компонентом – внутренней памятью и снижало общий эффект. Уже в ЭВМ первого поколения делались попытки ликвидировать этот недостаток путем асинхронизации работы устройств и введения буферизации вывода, когда передаваемая информация «сбрасывается» в буфер, освобождая устройство для дальнейшей работы (принцип автономии). Таким образом, для работы устройств ввода-вывода использовалась собственная память. [2, 59с.] Существенным функциональным ограничением ЭВМ первого поколения являлась ориентация на выполнение арифметических операций. При попытках приспособления для задач анализа они оказывались неэффективными. Языков программирования как таковых еще не было, и для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или ассемблеры. Это усложняло и затягивало процесс программирования. К концу 50-х годов средства программирования претерпевают принципиальные изменения: осуществляется переход к автоматизации программирования с помощью универсальных языков и библиотек стандартных программ. Использование универсальных языков повлекло возникновение трансляторов. Программы выполнялись позадачно, т.е. оператору надо было следить за ходом решения задачи и при достижении конца самому инициировать выполнение следующей задачи. Начало современной эры использования ЭВМ в нашей стране относят к 1950 году, когда в институте электротехники АН УССР под руководством С.А. Лебедева была создана первая отечественная ЭВМ под названием МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина. В течение первого этапа развития средств вычислительной техники в нашей стране создан ряд ЭВМ: БЭСМ, Стрела, Урал, М-2.

Второе поколение ЭВМ.

Второе поколение ЭВМ – это переход к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ. Получает дальнейшее развитие принцип автономии – он реализуется уже на уровне отдельных устройств, что выражается в их модульной структуре. Устройства ввода-вывода снабжаются собственными УУ (называемыми контроллерами), что позволило освободить центральное УУ от управления операциями ввода-вывода. Совершенствование и удешевление ЭВМ привели к снижению удельной стоимости машинного времени и вычислительных ресурсов в общей стоимости автоматизированного решения задачи обработки данных, в то же время расходы на разработку программ (т.е. программирование) почти не снижались, а в ряде случаев имели тенденции к росту. Таким образом, намечалась тенденция к эффективному программированию, которая начала реализовываться во втором поколении ЭВМ и получает развитие до настоящего времени.[6, 284с.] Начинается разработка на базе библиотек стандартных программ интегрированных систем, обладающих свойством переносимости, т.е. функционирования на ЭВМ разных марок. Наиболее часто используемые программные средства выделяются в ППП для решения задач определенного класса. Совершенствуется технология выполнения программ на ЭВМ: создаются специальные программные средства — системное ПО. Цель создания системного ПО – ускорение и упрощение перехода процессором от одной задачи к другой. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Этот элемент жив до сих пор: так называемые пакетные (или командные) файлы MS DOS есть не что иное, как пакеты заданий (расширение в их имени bat является сокращением от английского слова batch, что означает пакет). К отечественным ЭВМ второго поколения относятся Проминь, Минск, Раздан, Мир.

Третье поколение ЭВМ

В 70-х годах возникают и развиваются ЭВМ третьего поколения. В нашей стране это ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ. Данный этап — переход к интегральной элементной базе и создание многомашинных систем, поскольку значительного увеличения быстродействия на базе одной ЭВМ достичь уже не удавалось. Поэтому ЭВМ этого поколения создавались на основе принципа унификации, что позволило комплексировать произвольные вычислительные комплексы в различных сферах деятельности. Расширение функциональных возможностей ЭВМ увеличило сферу их применения, что вызвало рост объема обрабатываемой информации и поставило задачу хранения данных в специальных базах данных и их ведения. Так появились первые системы управления базами данных – СУБД. Изменились формы использования ЭВМ: введение удаленных терминалов (дисплеев) позволило широко и эффективно внедрить режим разделения времени и за счет этого приблизить ЭВМ к пользователю и расширить круг решаемых задач. Обеспечить режим разделения времени позволил новый вид ОС, поддерживающих мультипрограммирование. Мультипрограммирование — это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок внутренней памяти, называемый разделом. Мультипрограммирование нацелено на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины, поэтому эти ОС носили интерактивный характер, когда в процессе диалога с ЭВМ пользователь решал свои задачи.

Четвертое поколение ЭВМ

С 1980 года начался современный четвертый этап, для которого характерны переход к большим интегральным схемам, создание серий недорогих микро-ЭВМ, разработка суперЭВМ для высокопроизводительных вычислений. Наиболее значительным стало появление персональных ЭВМ, что позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки «дружественного» программного обеспечения. Возникают ОС, поддерживающие графический интерфейс, интеллектуальные ППП, операционные оболочки. В связи с возросшим спросом на ПО совершенствуются технологии его разработки – появляются развитые системы программирования, инструментальные среды пользователя. В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС. В сетевых ОС хорошо развиты средства защиты информации от несанкционированного доступа. Распределенные ОС обладают схожими с сетевыми системами функциями работы с файлами и другими ресурсами удаленных компьютеров, но там слабее выражены средства защиты.

ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.

Структурная организация современных ЭВМ

2.1. Поколения ЭВМ и их элементная база. 14

2.2. Архитектура ЭВМ.. 20

2.3. Современная классификация ЭВМ.. 24

2.4. Основные устройства системного блока ЭВМ.. 29

2.4.2. Системная (материнская) плата. 32

2.4.4. Запоминающие устройства. 38

2.4.5. Интерфейсы сопряжения и платы расширения. 49

2.5. Внешние устройства ЭВМ.. 57

2.5.2. Печатающие устройства. 67

2.5.3. Устройства для вывода звуковой информации. 78

2.5.4. Устройства ввода изображения. 82

2.5.5. Устройства обработки мультимедиа-данных. 88

2.5.6. Указательные (координатные) устройства. 93

2.5.7. Игровые устройства. 95

Поколения ЭВМ и их элементная база

В основу периодизации ЭВМ по поколениям (являющейся все-таки относительной) положены следующие факторы:

– физико-технологический принцип (поколение машины определяется в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления);

Читайте также:  Как сделать ловушку для живца

– уровень программного обеспечения;

– быстродействие и др.

Как правило, границы поколений четко не определены, так как в один и тот же период выпускались машины разного уровня.

Доэлектронный период. Вопрос облегчения выполнения вычислений всегда волновал умы ученых. Первые счеты появились около пяти тысяч лет назад. Но более серьезные механические устройства появились только после XV века: суммирующая машина, машина Якобсона, счислитель Куммера, счетный механизм, различные арифмометры. Все эти наработки и накопленный веками опыт классификации и индексации информации подготовили почву для создания и повсеместного применения ЭВМ.

Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы.

Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», Минск-1, Урал-1, Урал-2, Урал-3, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан» (рис. 2.1).

ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.

Второе поколение ЭВМ (1959–1967) появилось в 60-е гг. ХХ века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов (рис. 2.2, 2.3). Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.

а

б

в

Рис. 2.1. ЭВМ первого поколения: а – МЭСМ; б – БЭСМ-1; в – «Стрела»

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития ПО.

Рис. 2.2. ЭВМ второго поколения «Наири» Рис. 2.3. ЭВМ второго поколения МИР-2

Третье поколение ЭВМ (1968–1973). Элементная база ЭВМ – малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ и резко снизить цены на аппаратное обеспечение. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие, повышенную надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня.

Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее ПО. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека (рис. 2.4).

Рис. 2.4. ЭВМ четвертого поколения СМ-1420

Пятое поколение ЭВМ (1990 – настоящее время) создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.

В соответствии с [5] основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

– компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

– компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта, т. е. для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.

В работе [6] проект пятого поколения ЭВМ, опубликованный в начале 80-х гг. ХХ столетия в Японии, рассмотрен более подробно.

Основная идея этого проекта – сделать общение конечного пользователя с компьютером максимально простым, подобным общению с любым бытовым прибором. Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления (рис. 2.5):

– разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подоб­ный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно-языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога – очень сложная и не решенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows’xx. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину – позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному программному обеспечению, не принимая участия в его разработке;

– привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество. Подобная технология предполагает два этапа проектирования программных продуктов:

● программистом создается «пустая» универсальная программная оболочка, способная наполняться конкретными знаниями и с их использованием решать практические задачи. Например, эту оболочку можно было бы заполнить правилами составления квартальных и иных балансов предприятий, и тогда она могла бы решать задачи бухгалтерского учета;

● конечный пользователь заполняет созданную программистом программную оболочку, вводя в нее знания, носителем которых (в некоторой предметной области) он является. После этого программный продукт готов к эксплуатации (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Два этапа технологии подготовки прикладных задач к решению на компьютере, предлагаемые в проекте ЭВМ пятого поколения: а – программист создает пустую программную оболочку;
б – заказчик (конечный пользователь) наполняет оболочку знаниями

Наполненная знаниями конечного пользователя программная оболочка готова к решению тех прикладных задач, правила решения которых внес в нее конечный пользователь. Таким образом, начинается эксплуатация программного продукта.

Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем, связанных с представлением и манипулированием знаниями. Тем не менее с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.

Шестое и последующие поколения ЭВМ. Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Деление ЭВМ по временным периодам и номерам поколений, как уже упоминалось, – достаточно условное. Ряд авторов вводят понятие нулевого поколения и существенно иные временные интервалы для поколений.

В табл. 2.1 показана эволюция технологий использования компьютерных систем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector