Поколение ЭВМ-история и периодизация.

Содержание:
Введение
1. Ламповые ЭВМ (первое поколение)
2. Транзисторные ЭВМ (второе поколение)
3. Эпоха интегральных схем (третье поколение)
4. Четвертое поколение
5. Пятое поколение
Заключение
Список используемой литературы

Поколение ЭВМ-история и периодизация.

В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с малой степенью интеграции (SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компьютерах.
Логические схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.
В оперативных запоминающих устройствах использовались миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве внешних запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители.
Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.
Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть системами.
Так, первыми ЭВМ этого поколения стали модели систем IBM (ряд моделей IBM 360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе в содружестве со странами Совета Экономической Взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и др.) стали выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ. К машинам третьего поколения (рис. 3) относились «Днепр-2», ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций - ЕС-1021 и др.), МИР-2, «Наири-2» и ряд других3.
Рисунок 3. ЭВМ третьего поколения
В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной4. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной - видеомонитор, или дисплей.
Большое внимание уделено повышению надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хемминга и циклические коды).
Модульная организация вычислительных машин и модульное построение их операционных систем создали широкие возможности для изменения конфигурации вычислительных систем. В связи с этим возникло новое понятие «архитектура» вычислительной системы, определяющее логическую организацию этой системы с точки зрения пользователя и программиста.
За счет создания технологии производства интегральных микросхем (ИС) удалось добиться увеличения быстродействия и надежности полупроводниковых схем, а также уменьшения их габаритов, потребляемой мощности и стоимости.
Применение интегральных схем позволило не только повысить производительность и снизить стоимость универсальных ЭВМ (больших ЭВМ), но и создать малогабаритные, простые, дешевые и надежные машины — мини-ЭВМ. Мини-ЭВМ первоначально предназначались для замены аппаратно-реализованных контроллеров (устройств управления) в контуре управления каким-либо объектом, в автоматизированных системах управления технологическими процессами, системах сбора и обработки экспериментальных данных, различных управляющих комплексах на подвижных объектах и т. д.
Появление мини-ЭВМ позволило сократить сроки разработки контроллеров. Вместо длительной процедуры разработки и создания сложной электронной схемы надо было лишь купить готовый универсальный «полуфабрикат» контроллера, чтобы потом запрограммировать его на выполнение требуемых функций. Правда, такое универсальное устройство, как правило, обладало функциональной избыточностью (для создаваемого контроллера могли не потребоваться некоторые команды мини-ЭВМ, часть ее памяти, высокое быстродействие и т. п.). Однако низкая цена серийной мини-ЭВМ, большое число серийных устройств связи с объектом управления и хорошее программное обеспечение обычно обусловливали экономическую эффективность использования такого программируемого контроллера.
В начале 70-х годов с термином мини-ЭВМ связывали уже два существенно различных типа средств вычислительной техники5:
универсальный блок обработки данных и выдачи управляющих сигналов, серийно выпускаемый для применения в различных специализированных системах контроля и управления;
универсальную ЭВМ небольших габаритов, проблемно-ориентированную пользователем на решение ограниченного круга задач в рамках одной лаборатории, технологического участка, т. е. задач, в решении которых оказывались заинтересованными 10—20 человек, работавших над одной проблемой.
Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Период тоже был связан с бурным развитием вычислительных машин реального времени.
В третьем поколении происходит унификация ЭВМ по конструктивно - технологическим параметрам. ЭВМ третьего поколения начинают выпускаться сериями или семействами, совместимыми моделями. Дальнейшее развитие математического и программного обеспечения приводит к созданию пакетных программ для решения типовых задач, проблемно - ориентированных программных языков (для решения задач отдельной категории) и впервые создаются уникальные программные комплексы, - операционные системы (разработаны IBM).
4. Четвертое поколение
Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Это поколение ЭВМ связано с развитием микропроцессорной техники.
Революционным событием в развитии компьютерных технологий третьего поколения машин было создание больших и сверхбольших интегральных схем (Large Scale Integration - LSI и Very Large Scale Integration - VLSI), микропроцессора (1969 г.) и персонального компьютера. Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный.
Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений (единицы вольт), потребляющими меньше мощности, нежели биполярные, и тем самым позволяющими реализовать более прогрессивные нанотехнологии.
Оперативная память стала строиться не на ферритовых сердечниках, а также на интегральных CMOS-транзисторных схемах, причем непосредственно запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком) этих транзисторов.
Первый персональный компьютер создали в апреле 1976 года два друга, Стив Джобе - сотрудник фирмы Atari, и Стефан Возняк, работавший на фирме Hewlett-Packard. На базе интегрального 8-битного контроллера жестко запаянной схемы популярной электронной игры, работая вечерами в автомобильном гараже, они сделали простенький программируемый на языке Бейсик игровой компьютер «Apple», имевший бешеный успех. В начале 1977 года была зарегистрирована Apple Сотр., и началось производство первого в мире персонального компьютера Apple.
К четвертому поколению (рис. 4) можно отнести ЭВМ ЕС: ЕС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 («Ряд 2»), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, -1700, все персональные ЭВМ («Электроника МС 0501», «Электроника-85», «Искра-226», ЕС-1840, -1841, -1842 и др.), а также другие типы и модификации6.
Рисунок 4. ЭВМ четвертого поколения
Разрабатывались новые операционные системы, позволяющие программистам отлаживать свои программы прямо за дисплеем ЭВМ (в диалоговом режиме), что облегчало работу пользователей ЭВМ и ускоряло разработку программ. Появилась четкая тенденция к тому, что машина должна автоматизировать работу человека по максимуму. Лишь то, что не может делать машина, делает человек.
В 1971 г. была изготовлена БИС, в которой полностью размещался процессор ЭВМ. Теперь стала реальной возможность серийного выпуска простых ЭВМ.
В 70-х годах стали изготавливать и универсальные вычислительные системы.
Характерные свойства ЭВМ четвертого поколения7:
1. Мультипроцессорность.
2. Параллельно-последовательная обработка.
3. Языки высокого уровня.
4. Появляются первые сети ЭВМ.
Технические характеристики ЭВМ четвертого поколения:
1. Средняя задержка сигнала 0.7 нс./вентиль (вентиль - типовая схема).
2. Впервые основная память - полупроводниковая. Время выработки данного из такой памяти 100-150 нс. Емкость 1012 -1013 символов.
3. Впервые применяется аппаратная реализация оперативной системы.
4. Модульное построение стало применяться и для программных средств.
Первый персональный компьютер создали в апреле 1976 года два друга, Стив Джобс (1955 г.р.) — сотрудник фирмы Atari, и Стивен Возняк (1950 г.р.), работавший на фирме Hewlett-Packard. На базе интегрального 8-битного контроллера жестко запаянной схемы популярной электронной игры, работая вечерами в автомобильном гараже, они сделали простенький программируемый на языке Бейсик игровой компьютер «Apple», имевший бешеный успех. В начале 1977 года была зарегистрирована Apple Comp., и началось производство первого в мире персонального компьютера Apple.
Машины этого поколения предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту.
5. Пятое поколение
В конце 80-х годов появляются первые ЭВМ пятого поколения. Пятое поколение ЭВМ связывают с переходом к микропроцессорам.