• Поколения эвм

Развитие современных ВТ характеризуется процессом смены одного поколения промышленных средств обработки информации другим, более совершенным.

Рассмотрим два взгляда на понятие «поколение ЭВМ», которые сложились у отечественных и зарубежных авторов.

Все авторы придерживаются мнения, что сейчас эволюция развития ЭВМ прошла 3, 4 и даже 5 поколений.

Первые 3 поколения были основаны на модели вычислителя, близкой к функциональной структуре ЭВМ Фон-Неймана. По классификации Флинна, основанной на разделении классов ЭВМ по количеству потоков команд и данных, архитектура этих поколений относится к классу SISD (ОКОД).

Появление каждого из этих трех поколений связано с использованием для построения ЭВМ новой элементной базы (электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы).

Ведущим специалистом в мире, который разработал лучшие СВТ во 2ой половине 1930х годов являлся Конрад Цюзе. Он создал ВМ на основе элементной базы – электрическое реле.

Джон фон Нейман является создателем СВТ, построенных, в отличие от Цюзе, не на электротехнических элементах (реле), а на электронных элементах, таких как электронная лампа, транзистор, интегральная схема. Джон фон Нейман разработал сразу, миную электрическое реле, на электронной элементной базе. В следствие того, что в настоящее время используется ЭВМ, то отсчёт количества поколений ЭВМ ведётся от создания первых электронных ВМ (ЭВМ); по этой причине, многие авторы, используя эту оговорку, не признают в качестве первого поколения ЭВМ вычислительные машины, созданные на элементной базе электрического реле.

Итак, поколения каждого этапа развития ЭВМ связаны с использованием для построения ЭВМ новой элементной базы (электрическое реле, электронные лампы, транзисторы, интегральные схемы).

Рис. Зависимость степени интеграции для МП фирмы Intel (по техническим характеристикам).

Из графика видно, что в конце прошлого века наблюдалась практически линейная зависимость активных элементов и создаваемых на их основе функциональных устройств (регистры, сумматоры, коммутаторы и др.), связанных с уменьшением технологических норм производства, измеряемых в мкм, а теперь и в нм. А с другой стороны, технологически стало возможным производство кремниевых кристаллов высокой частоты и большой площади; эти два фактора позволили размещать на кристалле всё большее количество активных элементов транзисторов (см. график).

В настоящее время наблюдается «завал» этой характеристики, которая, можно сказать, асимптотически стремится к некоторому ограничительному значению. Это говорит о том, что возможности твёрдотельной кремниевой реализации МП постепенно исчерпываются. Считается, что возможности этой технологии использованы примерно более чем на 80%.Перспективные поколения средств ВТ, появление которых планируется в 20е-30е годы этого века, будут базироваться на квантовых принципах обработки информации. К этому времени должна быть создана новая элементная база. Одна из главных проблем – управление вычислениями. Чтобы решить её, нужно научиться управлять устойчивыми состояниями отдельных атомов и молекул, подобно тому, как это делается с использованием современной электронной базы, основу которой составляет активный элемент – транзистор, имеющий 2 устойчивых состояния – закрыт (не пропускает электрический ток) и открыт (пропускает).

После появления первых интегральных схем возможности ЭВМ практически удваивались каждые полтора года. В конце 1970го года фирмой Intel был создан первый четырехразрядный микропроцессор.

По мнению Хорошевского, после 3-его поколения ЭВМ практически не представляется возможным выделить очередное поколение. Связано это с достаточно короткими интервалами времени, в которых сохраняются постоянные архитектурные свойства и параметры. В настоящее время не принято говорить о поколении ЭВМ. Все современные ЭВМ на макроуровне близки к ЭВМ третьего поколения.

С другой стороны на уровне внутренней структуры МП в них присутствуют существенные различия. С точки зрения микроуровня, т.е. внутреннего устройств отдельных устройств, наблюдается прогресс в их реализации, например, создаются многоядерные процессоры, которые позволяют увеличить производительность в целом всего одного процессора. Фон Неймановская архитектура базируется на концепции одного процессора. Современные процессор является значительно более сложным устройством, по сравнении с процессором фон Неймана. Таким образом, на уровне внутреннего строения МП, в них есть существенные различия.