2.1.2. Поколения эвм

Все этапы развития ЭВМ принято условно делить на поколения. Основным признаком уровня поколения был базовый электронный прибор, на основе которого выполнялись основные элементы и узлы вычислительной машины.

Первое поколение (1950 – 1960 –е годы) создавалось на основе электровакуумных ламп. Вычислительная машина управлялась программно с помощью перфокарт с использованием машинных кодов.

ЭВМ первого поколения обладали небольшим быстродействием несколько десятков тысяч операций/сек. В качестве внутренней памяти применялись ферритовые сердечники, которые были самым медленным компонентом машины и влияли на ее быстродействие.

ЭВМ первого поколения ориентировались на выполнение арифметических операций, поэтому при решении задач анализа они оказывались неэффективными.

Для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или машинно ориентированный язык ассемблер. Это усложняло и затягивало процесс программирования. К концу 50 х годов средства программирования претерпели принципиальные изменения: осуществляется переход к автоматизации программирования с помощью универсальных языков и библиотек стандартных программ. Использование универсальных языков повлекло необходимость создания специальных программ для преобразования команд в машинные коды трансляторов.

Программы выполнялись позадачно. Оператор должен был следить за ходом  решения задачи и при завершении одной задачи инициировать выполнение следующей задачи.

В нашей стране к первому поколению относятся вычислительные машины типа МЭСМ, БЭСМ, Стрела, Урал, М 2.

Втрое поколение появилось в 60 е годы XX века. Все узлы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов. Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.

Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров.

Внешние устройства ЭВМ обеспечиваются собственными устройствами ввода вывода данных – контроллерами , что позволило резко повысить производительность процессора.

Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках и на флоппи дисках промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

В 1964 году появился первый монитор для компьютеров, монохромный дисплей фирмы IBM

В компьютерах стали широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля.

Появляются новые системы программирования. В этот же период создается системное программное обеспечение, что сделало более эффективным управление процессом перехода от решения одной задачи к другой. Это были так называемее системы пакетной обработки, которые были прообразом современных операционных систем.

К отечественным ЭВМ второго поколения относятся Проминь, Минск, Раздан, Мир.

Третье поколение (1970 – 1980 е годы) вычислительных машин выполнялось на микросхемах, содержавших на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов.

Первые кремниевые интегральные микросхемы появились в 1958 году. Это были схемы с малой степенью интеграции, они в единице объема содержали десятки транзисторов.

Логические схемы ЭВМ третьего поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовая частота работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Существенно снизилось напряжение питания, до единиц вольт, и соответственно снизилась потребляемая машиной мощность. Вместе с тем значительно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.

В качестве оперативного запоминающего устройства использовались миниатюрные ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки. В качестве внешних запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители.

В составе процессора появились дополнительные запоминающие устройства: сверхоперативное запоминающее устройство и так называемая кэш память, что повысило производительность процессора.

В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделялось уменьшению трудоемкости программирования, повышению эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивалось мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, режимом работы с разделением машинного времени, режимом работы в реальном времени, интерактивным режимом работы специалистов. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной видеомонитор, или дисплей.

Появились первые системы управления базами данных – СУБД.

Первыми ЭВМ этого поколения стали модели фирмы IBM. 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 машин СМ ЭВМ.

Четвертое поколение (1980 1990 е годы) было создано на основе больших интегральных схем (БИС). Появился микропроцессор и персональный компьютер.

Начиная с 1980 года, практически все ЭВМ выпускались на основе микропроцессоров. Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе так называемых полевых транзисторов, схемное включение которых было таким, что они потребляли энергию только в момент переключения. Это позволило существенно снизить потребляемую энергию.

Оперативная память выполнялась также на интегральных транзисторных схемах.

Появление персональных ЭВМ позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю. Компьютеры стали широко использоваться в самых различных сферах человеческой деятельности, что потребовало разработки соответствующего программного обеспечения. Появляются операционные системы, поддерживающие графический интерфейс, развитые системы программирования, инструментальные среды пользователя.

В середине 80 х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных операционных систем.

Первым персональным компьютером стал программируемый на языке Бейсик игровой компьютер "Apple". Затем появились известные персональные компьютеры серии IBM.

В нашей стране в это время выпускались персональные ЭВМ типа Агат, ЕС 1840, ЕС 1841.

Пятое поколение создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.

Предполагается, что в будущем широко распространится ввод информации в ЭВМ с голоса, общения с машиной на естественном языке, машинное зрение, машинное осязание, создание интеллектуальных роботов и робототехнических устройств.