4.1. Поколения компьютеров

Появление ЭВМ прежде всего диктовалось потребностями физических и инженерных наук. Успехи этих наук в свою очередь приводили к совер­шенствованию ЭВМ. Приблизительно каждые 10 лет происходил качествен­ный скачёк в развитии вычислительной техники, поколение сменялось новым поколением.

Признаки, отличающие одно поколение ЭВМ от другого:

• элементная база;

• быстродействие;

• объём оперативной памяти;

• устройства ввода/вывода;

• программное обеспечение.

Итак, историю вычислительных машин принято рас­смат­ривать по по­ко­лениям.

Первое поколение ЭВМ (1946-1954) - это время становления архитек­туры ма­шин фон-нейма­новского типа, построенных на электронных лампах с быст­ро­дейст­вием около 2-10 тыс. арифме­тических операций в секунду и объ­емом ОП до 2 Кбайт. Программные сред­ства были представ­лены машинным язы­ком конкретной машины и языком «ас­семблер».

Второе поколение ЭВМ (1955-1964) - это использование транзистора в ка­че­стве пере­ключательного элемента (вместо электронной лампы) с быстро­дейст­вием 100-150 тыс. опера­ций в секунду и ОП до 32 Кбайт.

Третье поколение ЭВМ (1965-1979) характеризуется тем, что вместо тран­зи­сторов стали использоваться интегральные схемы (ИС). Для по­выше­ния эффек­тив­ности использова­ния центрального процес­сора возникла необ­ходимость в сис­тем­ной программе, управляющей цен­траль­ным процессором, и в этой связи была соз­дана операционная система (ОС).

Четвертое поколение ЭВМ (1980 - по настоящее время) - это ма­шины, по­строенные на больших (БИС) и сверхбольших интегральных схемах (СБИС).

Пятое поколение ЭВМ (в настоящее время на рынке еще не появи­лись). В конце 80-х гг. была поставлена задача разра­ботки принципиально новых ком­пью­те­ров. Отличительными чертами ЭВМ нового поколения явля­ются: новая техноло­гия производства, отказ от архитек­туры фон Неймана, пе­реход к новым архитек­турам (например, на архитек­туру потока данных). И, как следст­вие этого, превра­щение ЭВМ в многопро­цес­сорную систему с новыми спосо­бами ввода-вы­вода ин­формации, удобными для пользователя (например, распо­знава­ние речи и обра­зов); с применением искусст­венного ин­теллекта, авто­матизации процессов решения задач, получения выво­дов, манипули­рования знаниями. Пока компьютеры этого по­коление на­ходится в стадии экспе­риментальных раз­работок.

Основные виды архитектуры эвм

1. Классическая архитектура

2. Многопроцессорная архитектура.

3. Многомашинная вычислительная система.

5.Классификация вм.

Многообразие свойств и характеристик порождает различные виды класси­фика­ции вычислительных машин. Их делят: по этапам развития, по принципу дей­ствия, по назначению, по производительности и функциональ­ным возможностям, по усло­виям эксплуатации, по количеству процессоров и т.д. Четких границ между клас­сами компьютеров не существует. По мере со­вершенствования структур и техно­логии производства, появляются новые классы компьютеров (и границы суще­ст­вую­щих классов существенно изменя­ются).

1. По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналого­вые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ). АВМ – вычислительные машины непрерывного действия, работают с ин­формацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физиче­ской величины (механиче­ского воздействия, перемещения, электрического напряжения и др.). ЦВМ – вычислитель­ные ма­шины дис­кретного действия, работают с информа­цией, представленной в дискрет­ной, а точнее, в цифровой форме. ГВМ – вычисли­тельные машины ком­бинирован­ного действия, работают с информацией, представ­ленной и в цифро­вой, и в анало­говой форме (совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ). Их ис­пользу­ют в управлении сложными техни­ческими ком­плексами.

2. По назначению вычислительные машины делятся на три группы: универсальные (об­щего на­зна­чения), проблемно-ориентированные и специа­лизированные.

Универ­сальные вычислительные машины предназначены для решения самых разных задач: эконо­ми­ческих, математических, информационных и других, от­ли­чающихся сложно­стью ал­горитмов и большим объемом обраба­тываемых данных.

Характерными чертами универсальных машин являются:

• высокая производительность;

• разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, сим­воль­ных, 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.

Проблемно-ориентированные вычислительные машины служат для ре­шения более узкого круга за­дач, связанных, как правило, с управлением тех­нологическими объ­ектами; реги­стра­цией, накоплением и обработкой относи­тельно небольших объемов данных; выпол­нением расчетов по относительно несложным алго­ритмам. Они обладают ограни­ченными по сравнению с уни­версальными машинами аппаратными и программ­ными ре­сурсами. К про­блемно-ориентированным вычислительным машинам можно отнести, в част­но­сти, всевоз­можные уп­равляющие вычисли­тельные системы (АСУТП, САПР).

Специализированные вычислительные машины используются для ре­шения узкого круга задач или реа­лизации строго определенной группы функций. Такая их узкая ориентация по­зволяет четко специализировать струк­туру, существенно снизить их слож­ность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным машинам можно отнести, например, программируе­мые микро­про­цессоры специального назначения, выполняющие логические функции управления от­дельными не­сложными техническими устройствами, агре­гатами и процессами.

3. По размерам и функциональным возможностям вычислитель­ные машины можно разделить на сверх­большие (суперЭВМ) – многопроцес­сор­ные и (или) многомашинные ком­плексы, которые используются для ре­шения сложных и больших научных задач - в управле­нии, разведке, в каче­стве цен­трализованных хранилищ информации и т.д. Большие (мэйн­фреймы) - пред­назначены для решения широкого класса на­учно-техниче­ских задач. Малые (конструктивно выполненные в одной стойке). Сверхма­лые (микро­ЭВМ).

Заме­тим, что иногда классификация осуществляется и по иным призна­кам: например, эле­ментной базе, конструктивному исполнению и др.

Свойства ЭВМ лю­бого типа оцени­вается с помощью их технико-эко­номиче­ских характеристик, основ­ными из ко­торых являются: опера­ционные ресурсы (ха­ракте­ризуются количеством реализуемых опе­раций, формами представ­ления дан­ных, а также спо­собами адресации), емкость памяти (оп­ределяется общим количе­ством ячеек памяти для хра­не­ния инфор­мации), быстро­дей­ствие (опреде­ляется числом коротких операций типа сложе­ния, выполняе­мых за 1 сек), надеж­ность (сред­нее время работы между двумя от­казами), стоимость (это суммар­ные за­траты на при­обретение аппа­рат­ных и базовых про­граммных средств ЭВМ, а также за­траты на эксплуатацию).