3.5 Пятое поколение эвм: 1990 год – настоящее время

Особенности архитектуры современного поколения компьютеров подробно рассматриваются в данном учебнике. Кратко основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом.

1. Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.

2. Компьютеры со многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

3.6 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.

В табл. 1 показана эволюция технологий использования компьютерных систем.

Таблица 1 – Эволюция компьютерных информационных технологий

Параметр	Этапы развития технологии
	50-е годы	60-е годы	70-е годы	80-е годы	Настоящее время
Цель использования компьютера (преимущественно)	Научно-технические расчеты	Технические и экономические расчеты	Управление и экономические расчеты	Управление, предоставление информации	Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление
Режим работы компьютера	Однопрограммный	Пакетная обработка	Разделение времени	Персональная работа	Сетевая обработка
Интеграция данный	Низкая	Средняя	Высокая	Очень высокая	Сверхвысокая
Расположение пользователя	Машинный зал	Отдельное помещение	Терминальный зал	Рабочий стол	Произвольное мобильное
Тип пользователя	Инженеры-программисты	Профес-сиональные программисты	Программисты	Пользователи с общей компьютерной подготовкой	Мало обученные пользователи
Тип интерфейса пользователя	Работа за пультом компьютера	Обмен перфоноси-телями и машиноргам-мами	Интерактивный (через клавиатуру и экран)	Интерактивный с жестким меню	Интерактивный экранный типа «вопрос-ответ»

Глава 4 Основные классы современных эвм

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Вычислительные машины могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности:

• по принципу действия;

• этапам создания и элементной базе;

• назначению;

• способу организации вычислительного процесса;

• размеру и вычислительной мощности;

• функциональным возможностям;

• способности к параллельному выполнению программ и т. д.

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса (рис. 3): аналоговые, цифровые и гибридные.

Рисунок 3 – Классификация вычислительных машин по принципу действия

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают (рис. 4):

1. ЦВМ (цифровые вычислительные машины), или вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

2. АВМ (аналоговые вычислительные машины), или вычислительные машины не прерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

3. ГВМ (гибридные вычислительные машины), или вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстро действующими техническими комплексами.

Рисунок 4 – Две формы представления информации в вычислительных машинах

В экономике (да и в науке и технике) наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.

По этапам создания и элементной базе компьютеры условно делятся на поколения:

• 1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

• 2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

• 3-е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе);

• 4-е поколение, 80-90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых – микропроцессор (десятки тысяч – миллионы активных элементов на одном кристалле).

• 5-е поколение, настоящее время: компьютеры со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.

• 6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

По назначению компьютеры можно разделить на три группы (рис. 5):

1. универсальные (общего назначения);

2. проблемно-ориентированные;

3. специализированные.

Рисунок 5 – Классификация компьютеров по назначению

Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных инженерно-технических, экономических, математических, информационных и им подобных задач.

Характерными чертами универсальных компьютеров являются:

• высокая производительность;

• разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичные, десятичные, символьные – при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;

• обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;

• большая емкость оперативной памяти;

• развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.

Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами и процессами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Они обладают ограниченными, по сравнению с универсальными компьютерами, аппаратными и программными ресурсами.

Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности работы. К специализированным компьютерам можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

Но размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить на следующие классы (рис. 6):

1. сверхбольшие (суперкомпьютеры, суперЭВМ);

2. большие;

3. малые;

4. сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ).

Рисунок 6 –Классификация компьютеров по размерам и вычислительной мощности

Функциональные возможности компьютеров обусловлены следующими важнейшими технико-эксплуатационными характеристиками:

• быстродействие (измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени);

• разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует компьютер;

• номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;

• номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;

• типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов компьютера между собой (типы используемых внутримашинных интерфейсов);

• способность компьютера одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять параллельно несколько программ (многозадачность);

• типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине;

• наличие и функциональные возможности программного обеспечения;

• способность выполнять программы, написанные для других типов компьютеров (программная совместимость с другими типами компьютеров);

• система и структура машинных команд;

• возможность подключения к каналам связи и к вычислительным сетям;

• эксплуатационная надежность компьютера;

• коэффициент полезного использования компьютера во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.