3. Поколения эвм

Первые проекты электронных вычислительных машин появились в конце 30-х – в начале 40-х годов ХХ века. Технические предпосылки:

• 1904 г. – изобретен первый диод (двухэлектродная электронная лампа);

• 1906 г. – первый триод (трехэлектродная электронная лампа);

• 1918 г. – электронное реле (ламповый триггер)

• развитие электромеханической счетно-аналитической техники, создание программно-управляемых вычислительных машин.

В истории развития ЭВМ выделяют пять этапов, соответствующих пяти поколениям ЭВМ.

I поколение

Время появления – середина 40-х–середина 50-х годов. Элементная база процессоров – электронные вакуумные лампы (ЭВЛ); оперативные запоминающие устройства – электронно-лучевые трубки. Это были громоздкие машины, потребляющие много электроэнергии. Скорость обработки данных – до десятков тысяч операций в секунду, память – до десятков тысяч машинных слов. Сферы использования – для научных расчетов. Представители: МЭСМ (малая электронная счетная машина), в 1947–1951 гг. и БЭСМ (большая электронная счетная машина) – в 1952 г. разработаны под руководством С.А. Лебедева; в 1955 г. начался выпуск малой ЭВМ «Урал–1», руководитель проекта Б.И. Рамеев; примером зарубежной серийной машины является IBM-701 (США).

II поколение

Время появления – конец 50-х–середина 60-х годов. Элементная база процессоров – транзисторы (твердые диоды и триоды); оперативные запоминающие устройства – ферритовые (намагниченные) сердечники. Транзисторные схемы позволили повысить плотность монтажа электронной аппаратуры (уменьшение габаритов), снизить потребляемую электроэнергию, увеличить срок службы машин. Скорость обработки данных – до сотен тысяч операций в секунду, а память – до десятков тысяч машинных слов. Новые технологии: создание долговременной памяти на магнитных дисках и лентах, пакетный режим работы обработки программ, созданы алгоритмические языки и библиотеки стандартных программ. В рамках второго поколения выделились:

ЭВМ для научно-технических расчетов – мощный быстродействующий процессор с развитой системой команд, реализующий арифметику с плавающей точкой, относительно небольшая память и номенклатура устройств ввода-вывода;

ЭВМ для планово-экономических расчетов – простой процессор, система команд включает простые арифметические команды с фиксированной точкой, большая многоуровневая память, развитая номенклатура устройств ввода-вывода;

ЭВМ общего назначения имели различную вычислительную мощность подразделялись на малые, средние и большие.

Представители: БЭСМ-4, М-220, «Минск-32»; IBM-7090 (США).

III поколение

Время появления – конец 60-х–начало 70-х годов. Элементная база процессоров и оперативных запоминающих устройств – интегральные полупроводниковые схемы. Скорость обработки данных – до миллиона операций в секунду, а память – до сотен тысяч машинных слов. Новые технологии:

• развита конфигурация внешних устройств (алфавитно-цифровые терминалы, графопостроители, печатающие устройства и т.п.) с использованием стандартных средств сопряжения;

• появилась развитая операционная система, обеспечивающая организацию взаимодействия человека с машиной и работу в мультипрограммном режиме (несколько одновременно размещаемых в оперативной памяти программ совместно используют ресурсы процессора);

• обработка символьной информации, в основном экономической.

• появление режима разделения времени (время разбивается на кванты – небольшие промежутки времени для выполнения какого-либо задания, у пользователя создаётся иллюзия беспрерывной работы или, если несколько пользователей, – индивидуальной работы за машиной);

• создание семейства вычислительных машин, совместимых снизу вверх на уровне машинных языков, внешних устройств, модулей конструкций;

• широкое распространение семейства мини-ЭВМ (машины с минимальной аппаратурой центрального процессора, позволяющая управлять процессами в режиме реального времени – темп выдачи минимальных управляющих воздействий на объект управления согласован со скоростью протекания процессов в этом объекте).

Сферы использования: научно-технические расчеты, автоматизация технологических процессов, научные эксперименты и испытательных установок, проектно-конструкторские работы.

В рамках третьего поколения выделились:

Управляющие ЭВМ (проблемно-ориентированные) характеризуются высокой надежностью, малыми габаритами и весом, простотой обслуживания, к техническим характеристикам высоких требований не предъявлялось, решающим был фактор стоимости, подразделялись на мини-ЭВМ и микро-ЭВМ;

СуперЭВМ выпускались в единичных экземплярах и предназначались для решения задач, недоступных возможностям серийной вычислительной техники;

Специализированные ЭВМ создавались для решения конкретных задач;

Семейства ЭВМ – это несколько классов ЭВМ, объединенных общими архитектурными, структурными и конструктивными решениями. Общими для большинства семейств являются: язык машинных команд; форматы данных; форматы записи на внешний носитель; интерфейс, который позволял иметь единую номенклатуру внешних устройств; преемственность программного обеспечения.

Представители: ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ), копирующая IBM-360 и IBM-370; серия мини-ЭВМ СМ ЭВМ (Системы Машин ЭВМ), ориентированная на зарубежные модели; многопроцессорная ЭВМ М-10.