1 Вопрос Поколения эвм

Принято считать, что существует несколько поколений электронно-вычислительных устройств фон-неймановского типа. Поколения отличаются друг от друга технической базой производства и вытекающими отсюда существенными различиями в архитектуре. С поколениями ЭВМ можно связать поколения языков программирования, предусматривающих использование возможностей, предоставляемых каждой архитектурой.

Первое (1946-1954) – поколение машин, построенных на электронных лампах. Надежность работы ламповых устройств была низкой, они потребляли много энергии и выделяли большое количество тепла. Для ввода-вывода данных использовались перфоленты и перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Уже в компьютерах первого поколения была реализована концепция хранимой программы. Они сумели зарекомендовать себя в прогнозировании погоды, решении энергетических задач, задач военного характера и других сложнейших операций. По сути, благодаря им сложилось понимание того, что такое ЭВМ и зачем она нужна. Примером такой ЭВМ является ЭНИАК.

С ЭВМ первого поколения связано появление языков программирования первого поколения. Впоследствии они получили название языков низкого уровня. Это ЯМК (язык машинных команд) и Ассемблер.

Второе (1954-1964) поколение ЭВМ. В 1947 году был изобретен транзистор – полупроводниковый триод, радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в электрической цепи. Транзисторы нашли широкое применение в компьютерах, причем оказались исключительно эффективной заменой электронным лампам. Было достигнуто значительное уменьшение размеров устройств – до размеров письменного стола – и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности.

Эти машины имели память на магнитных сердечниках, представляющих собой небольшие кольца, способные запоминать двоичную информацию в виде 0 и 1.

Для компьютеров второго поколения был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Он стал первым полноценным языком программирования. Благодаря его возникновению заметно возросли скорость разработки и надёжность программ. Тогда же появились первые языки программирования высокого уровня. Развитие программирования привело к появлению компиляторов, библиотек подпрограмм, режима пакетной обработки, разделения времени, мультипрограммирования и т. д.

Третье (1964-1970) поколение ЭВМ связано с появлением интегральных схем.

Интегра́льная схе́ма (чип, микрочип) – электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковой пластине и помещённая в неразборный корпус. Были разработаны в 1959 году. На одной ИС может содержаться от нескольких десятков до нескольких сотен электронных компонентов. Применение ИС уменьшило размеры и повысило надежность ЭВМ. Быстродействие машин повысилось в сотни и тысячи раз, а оперативная память в отдельных ЭВМ расширилась до нескольких мегабайт. Были доработаны методы конвейерной и параллельной обработки данных, разработаны методы эффективного использования ресурсов, что привело к появлению операционных систем, позволяющих управлять памятью и другими ресурсами. Таким образом, стало возможным мультипрограммирование.

К третьему поколению языков программирования относятся универсальные языки высокого уровня, с помощью которых удается решать задачи из любых областей. Такие их качества, как относи­тельная простота, независимость от конкретного компьютера и возможность исполь­зования мощных синтаксических конструкций, резко повысили произ­водительность труда программистов. Понятная большинству пользователей структура этих языков позволила писать небольшие программы для решения частных задач инженерного или экономического характера специалистам из некомпьютерных областей. Подавляющее большинство языков этого поколения успешно применяется и сегодня. Примеры таких языков – Fortran, BASIC.

Четвертое (1970-н.вр.) поколение ЭВМ основывается на больших интегральных схемах (БИС) и сверхбольших интегральных схемах (СБИС).

Применялись следующие названия интегральных схем:

– малая интегральная схема (МИС) – до 100 элементов в кристалле,

– средняя интегральная схема (СИС) – до 1000 элементов в кристалле,

– большая интегральная схема (БИС) – до 10000 элементов в кристалле,

– сверхбольшая интегральная схема (СБИС) – более 10 тысяч элементов в кристалле.

Использовались также следующие названия: ультрабольшая интегральная схема (УБИС) – до 1 миллиарда элементов в кристалле и гигабольшая интегральная схема (ГБИС) – более 1 миллиарда элементов в кристалле. В настоящее время эти названия практически не используется, поскольку, например, последние версии процессоров Itanium, 9300 Tukwila, содержат два миллиарда транзисторов. Все схемы с числом элементов, превышающим 10 000, относят к классу СБИС.

В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см²). В компьютерах стали использовать быстродействующие системы памяти на интегральных схемах большой емкости. Появление в середине 70-х первых персональных компьютеров предоставило индивидуальному пользователю такие же вычислительные ресурсы, какими в 60-е годы обладали большие компьютеры.

Языки программирования четвертого поколения предназначены для реализации крупных проектов, повы­шения их надежности и скорости создания. Они обычно ориентированы на специ­ализированные области применения, где хороших результатов можно добиться, используя не универсальные, а проблемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. Как правило, в эти языки встраиваются мощные операторы, позволяющие одной строкой описать такую функциональность, для реализации которой на языках предыдущих поколений потре­бовались бы тысячи строк исходного кода. Это, например, языки управления базами данных.

Пятое поколение.

В 1980-е годы стало ясно, что использование компьютерной техники позволило резко повысить производительность труда при обработке больших потоков информации, сфера внедрения ЭВМ активно расширялась во все отрасли народного хозяйства. А это заставило разработчиков совершенствовать компьютерную технику. Постепенно прорисовывались требования к ЭВМ пятого поколения. Они должны:

– накапливать и хранить большие массивы информации и оперативно ее выдавать пользователю;

– анализировать информацию и выдавать оптимальные решения, т. е. быть интеллектуальным компьютером;

– общаться с помощью голоса на языке пользователя, воспринимать и обрабатывать текстовую и графическую информацию;

– объединить в сети ЭВМ различных классов для обработки и передачи информации на большие расстояния.

Очевидно, что в ЭВМ пятого поколения должен предусматриваться другой принцип работы процессоров и способы обработки информации в них. В настоящее время компьютеров пятого поколения еще не создано. Однако термин «пятое поколение» иногда применяется в разных смыслах, например при описании систем облачных вычислений.

Рождение языков программирования пятого поколения произошло в середине 90-х годов. К ним отно­сятся также системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Главная идея, кото­рая закладывается в эти языки, – возможность автоматического формирования результирующего текста на универсальных языках программирования (который потом требуется откомпилировать). Сами инструкции вводятся в компьютер в макси­мально наглядном виде с помощью методов, наиболее удобных для человека, не знакомого с программированием.