Эволюция ЭВМ
Третье поколение ЭВМ: 1970–1980-е годы
Элементная база на интегральных схемах (ИС). Появляются серии моделей ЭВМ программно совместимых снизу вверх и обладающих возрастающими от модели к модели возможностями.
Усложнилась логическая архитектура ЭВМ и их периферийное оборудование, что существенно расширило функциональные и вычислительные возможности.
Частью ЭВМ становятся операционные системы (ОС). Многие задачи управления памятью, устройствами ввода/вывода и другими ресурсами стали брать на себя ОС или же непосредственно аппаратная часть ЭВМ. Мощным становиться программное обеспечение: появляются системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизирования проектных работ (САПРы) различного назначения, совершенствуются АСУ, АСУТП.
Большое внимание уделяется созданию пакетов прикладных программ (ППП) различного назначения.
Развиваются языки и системы программирования Примеры: -серия моделей IBM/360, США, серийный выпуск -с 1964г; -ЕС ЭВМ, СССР и страны СЭВ с 1972г.
Эволюция ЭВМ
Четвертое поколение ЭВМ: 1980–1990-е годы
Элементной базой становятся большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы Получает мощное развитие телекоммуникационная обработка информации за счет повышения качества каналов связи, использующих спутниковую связь. Создаются национальные и транснациональные информационно-вычислительные сети.
Дальнейшая интеллектуализация ВТ определяется созданием более развитых интерфейсов "человек-ЭВМ", баз знаний, экспертных систем, систем параллельного программирования и др.
Появились микро- и мини-ЭВМ, превосходящие по возможностям средние и большие ЭВМ предыдущего поколения при значительно меньшей стоимости.
С появление универсального процессора на одном кристалле (микропроцессор Intel-4004,1971г) началась эра ПК.
Лицо 4-го поколения в значительной мере определяется и созданием супер-ЭВМ, характеризующихся высокой производительностью
Следует заметить, при переходе на ИС-технологию производства ЭВМ определяющий акцент поколений все более смещается с элементной базы на другие показатели: логическая архитектура, программное
обеспечение, интерфейс с пользователем, сферы приложения и т.д.
Эволюция ЭВМ
Четвертое поколение ЭВМ: 1980–1990-е годы
Появились эффективные системы объектно- ориентированного программирования (Visial C++, Visial Basic и др.), существенно облегчающие труд программистов; для эффективного
использования ЭВМ уже не были нужны несколько программистов: в середине 80- х годов один программист приходился в среднем на 10 машин. Динамика мирового парка универсальных ЭВМ и общей численности профессиональных программистов показана на рис.
Архитектура ЭВМ
Пятое поколение ЭВМ: 1990 – настоящее время
Кратко основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
Компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.
Архитектура ЭВМ
Пятое поколение ЭВМ: 1990 – настоящее время
Архитектура ЭВМ
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 настоящее время основные цели использования компьютеров — информационное обслуживание и управление, сейчас вычислительные машины и системы по существу выполняют функции информационно- вычислительных систем.
Архитектура ЭВМ
Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно- программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного построения ЭВМ.
Ниже - основной перечень тех наиболее общих принципов построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:
1.структура памяти ЭВМ; 2.способы доступа к памяти и внешним устройствам;
3.возможность изменения конфигурации компьютера; 4.система команд; 5.форматы данных; 6.организация интерфейса.
Архитектура ЭВМ
Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая воспроизводилась в течении первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяются в центральный процессор), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. Следует отметить, что внешняя память отличается от устройств ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде, удобном компьютеру, но недоступном для непосредственного восприятия человеком. Так, накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти, клавиатура - устройство ввода, а дисплей и печать - устройства вывода.
Архитектура ЭВМ
Устройство управления и арифметико-логическое устройство в современных компьютерах объединены в один блок - процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств. Сюда относятся выборка команд из памяти, кодирование и декодирование, выполнение различных (в том числе и арифметических) операций, согласование работы узлов компьютера. Более детально функции процессора будут обсуждаться ниже. Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. ЗУ у современных компьютеров "многоярусно" и включает:
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), ВЗУ (внешние запоминающие устройства) гораздо большей емкости
чем ОЗУ, но с гораздо более медленным доступом (и гораздо меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации).
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).
На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается - определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство) существуют и другие подвиды компьютерной памяти.
Архитектура ЭВМ 3-го поколения
Для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ используется общая шина (часто ее называют магистралью). Шина состоит из трех частей:
шина данных, по которой передается информация; шина адреса, определяющая, кому передаются данные;
шина управления, регулирующая процесс обмена информацией.
Контроллер - специализированный процессор, управляющий работой "вверенного ему" внешнего устройства по специальным встроенным программам обмена. Такой процессор имеет собственную систему команд. Например, контроллер на гибких магнитных дисках (дисковода) умеет позиционировать головку на нужную дорожку диска, читать или записывать сектор, форматировать дорожку и т.п.