3. Поколения эвм

Пер­во­началь­но в ком­пь­ю­те­рах для об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции в двоичном ко­де ис­поль­зо­ва­лисьэлек­трон­ные лам­пы. Но у них был су­ще­ст­вен­ный не­дос­та­ток: они вы­де­ля­ли боль­шое ко­личес­т­во те­п­ла, что тре­бо­ва­ло по­сто­ян­но­го ох­ла­ж­де­ния по­ме­ще­ния мощ­ны­ми кон­ди­цио­не­ра­ми. Кро­ме то­го, элек­трон­ные лам­пы са­ми по­гло­ща­ли мно­го элек­тро­энер­гии, бы­ли гро­мозд­ки­ми, до­ро­ги­ми и не­на­деж­ны­ми.

Про­бле­мы, свя­зан­ные с не­дос­тат­ка­ми элек­трон­ных ламп, бы­ли пре­одо­ле­ны в 1947 г., ко­гда два аме­ри­кан­ских ин­же­не­ра УИЛЬ­ЯМ ШОК­ЛИ и УОЛ­ТЕР БРЕТ­ТЕЙН соз­да­ли пер­вый тран­зи­стор. Тран­зи­сто­ры вы­пол­ня­ли те же функ­ции, что и элек­трон­ные лам­пы, но по­треб­ля­ли значитель­но мень­ше элек­тро­энер­гии, об­ла­да­ли мень­ши­ми раз­ме­ра­ми и бы­ли бо­лее на­деж­ны­ми в ра­бо­те.

Вкон­це 50-х го­тов два аме­ри­кан­ских ин­же­не­ра сде­ла­ли сле­дую­щий важ­ный шаг в раз­ви­тии эле­мент­ной ба­зы ком­пь­ю­тер­ной тех­ни­ки: они соз­да­лиин­те­граль­ную мик­ро­схе­му. До появления интегральных схем транзисторы изготавливались в отдельности и при сборке электронных схем приходилось транзисторы соединять посредством пайки вручную. Так появилась идея на одной кремниевой пластинке (силиконовом чипе), используя специальную технологию напыления элементов, размещать целые электронные схемы.ДЖЕК КИЛ­БИ (1958 г) из ком­па­нии "Тек­сас ин­ст­ру­ментс" придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В1959 г. Роберт Нойс(будущий основатель фирмыIntel) изобрел более совершенный метод, позволивший создать на одной пластинке и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами.

Пер­во­началь­но ин­те­граль­ные мик­ро­схе­мы со­дер­жа­ли все­го не­сколь­ко тран­зи­сто­ров. Од­на­ко тех­но­ло­гия про­из­вод­ст­ва мик­ро­схем раз­ви­ва­лась так бы­ст­ро, что очень ско­ро на си­ли­ко­но­вой (крем­не­вой) пла­стин­ке (чипе) раз­ме­ром с но­готь ста­ли разме­щать де­сят­ки, сот­ни ты­сяч и мил­лио­ны тран­зи­сто­ров. Степень интеграции микросхемы – параметр, определяющийся количеством в ней транзисторов. По степени интеграции микросхемы подразделяются на малые (МИС), средние (СИС), большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы.

Раз­ви­тие элек­тро­ни­ки, яв­ляю­щей­ся эле­мент­ной ба­зой ЭВМ, на­шло от­ра­же­ние в ха­рак­те­ри­сти­ках ком­пь­ю­те­ров, в струк­ту­ре их по­строе­ния и спо­со­бах об­ще­ния с чело­ве­ком, что в свою очередь на­хо­дит от­ра­же­ние в ус­лов­ном де­ле­нии ЭВМ на ряд по­ко­ле­ний¹. Таким образом, в основу деления ЭВМ на поколения положена элементная база, на которой строились на определенном историческом этапе ЭВМ.

Под по­ко­ле­ни­ем ЭВМ по­ни­ма­ют все ти­пы ЭВМ, по­стро­ен­ные на од­них и тех же прин­ци­пах и на одной и той же элементной базе..

• Компьютеры первого поколения (1946 г. - середина 50-х годов) базировались на электронных лампах и поэтому были достаточно громоздки, ненадежны и обладали низкой производительностью. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Программирование осуществлялось на машинном языке.

Первая ЭВМ в СССР была создана в Феофании (под Киевом) авторским коллективом, которым руководилакад. Лебедев А.С. в 1951 г. и называлась МЭСМ-1(малая счетная электронная машина). Ее параметры таковы: быстродействие 50 оп/с, емкость ОЗУ 31 число и 63 команды, рабочая частота 5 КГц.

• ЭВМ второго поколения(середина 50-х - середина 60-х годов) создавались на основе транзисторов. По сравнению с машинами первого поколения они имели меньшие размеры, были более надежны в работе и обладали большей производительностью.

Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

Быстродействие ЭВМ 2–го поколения— до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти — до нескольких десятков тысяч слов.

Появились так называемые языки программирования высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде.

Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы

• Компьютеры третьего поколения(середина 60-х - середина 70-х годов) в качестве элементной базы использовалиинтегральные схемы. Они стали еще более компактными, более надежными и более производительными, чем машины второго поколения.

Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM—360, IBM—370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

Компьютеры четвертого поколения (середина 70-х - середина 80-х годов) создавались на основе сверхбольших интегральных схем. Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвёртого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратурном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой и ёмкостью в десятки мегабайт.

В четвертом поколении компьютеров впервые появилась возможность создать центральный процессор в микроскопическом исполнении (микропроцессор) и на его базе построить микрокомпьютер.

В 1970-е годы в мире были созданы микрокомпьютеры, такие как PDP-11 фирмыDigitalEquipmentCorporationс относительно небольшими габаритами и менее мощные, чем большие компьютеры. Росла потребность в недорогих вычислительных системах, поддерживающих одно рабочее место. К концу 70-х годов вследствие микронизации чипов появилась возможность разместить полную вычислительную машину на письменном столе.

• Создание ПК принято считать началом производства ЭВМ 5-го поколения.

• В начале 80-х го­дов начались ра­бо­ты по про­ек­ти­ро­ва­нию и соз­да­нию ЭВМ 6-­го по­ко­ле­нияс ар­хи­тек­ту­рой, от­личной от ар­хи­тек­ту­ры фон Ней­ма­на.