Поколения ЭВМ

Классификация ЭВМ

Существует достаточно много систем классификации ЭВМ (компьютеров) – классификация по назначению, по уровню специализации, по типоразмерам, по совместимости, по типу используемого процессора и др.

Наиболее часто в качестве признака классификации используется назначение ЭВМ. Это один из наиболее ранних методов классификации. По этому признаку различают: большие ЭВМ (супер-ЭВМ), мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные ЭВМ (персональные компьютеры).

Большие ЭВМ (супер-ЭВМ) – это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. На базе суперЭВМ создают вычислительные центры, они могут работать с большим числом терминалов, а также могут иметь несколько процессоров (многопроцессорные архитектуры). Штат обслуживания большой ЭВМ может составлять несколько десятков человек.

Большие ЭВМ обычно устанавливают либо для того, чтобы решать на них сложные задачи, требующие большого объема памяти и машинного времени (например, задачи моделирования, численного анализа и т. д.), либо для того, чтобы параллельно обслуживать большое число терминалов, с помощью которых до ста и более пользователей могут одновременно получить доступ к машине. Обычно к большим ЭВМ дополнительно подключаются различные специальные виды внешней памяти и устройства ввода/вывода (память на лентах и дисках, графопостроители, устройства для удаленной передачи данных, алфавитно-цифровые печатающие устройства и т. д.).

Мини-ЭВМ. От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Мини-ЭВМ используются крупными предприятиями, научными и некоторыми другими учреждениями. Часто их применяют для управления производственными процессами.

Для организации работы с мини-ЭВМ требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для супер-ЭВМ.

К м икро-ЭВМ относятся небольшие размером компьютеры, не требующие для своего размещения создания вычислительных центров, а для обслуживания – большого количества обслуживающего персонала. Они в основном подходят только для одного пользователя или одного вида применений.

Микро-ЭВМ используются в измерительных комплексах, системах числового программного управления, в управляющих системах различного назначения и т. д. К ним можно отнести небольшие свободно программируемые компьютеры (например, БК-0010, БК-0011, ZX-Spectrum). Кроме этого, к микро-ЭВМ относятся большинство встроенных в какие-либо устройства вычислительных машин (например, в стиральные машины, автомобили, другие устройства, в том числе и военного назначения).

Производительность микро-ЭВМ ниже, чем у мини-ЭВМ и, уж тем более, супер-ЭВМ. Но благодаря низкой стоимости, они находят применение там, где не нужно высокое быстродействие.

В таблице 1 для сравнения приведены некоторые технические характеристики ЭВМ конца 80-х – начала 90-х годов.

Таблица 1 – Типы ЭВМ и их характеристики

	Микро-ЭВМ	Мини-ЭВМ	Большие ЭВМ
Быстродействие, операций/с	10^4 – 10^5	10^5 – 10^6	10^7– 10^9
Емкость памяти, байт	10^3 – 10^6	10^6 – 10^7	10^7 - 10^8
Разрядность (длина слова), бит	4 – 16	16 – 32	32 – 64

Персональные компьютеры. Эта категория ЭВМ получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что персональный компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места (одного пользователя). Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

Более подробно о персональных компьютерах речь пойдет ниже. Здесь же лишь добавим, что кроме относительно низкой стоимости персональный компьютер отличают от других типов ЭВМ:

– наличие "дружественных" операционной и интерфейсной систем, которые максимально упрощают работу пользователю с компьютером;

– наличие достаточно развитого и относительно недорогого набора внешних устройств в "настольном исполнении";

– наличие аппаратных и программных ресурсов общего назначения, позволяющих решать реальные задачи по многим видам профессиональной деятельности.

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

Период машин первого поколения начинается с переходом к серийному производству ЭВМ в начале 50-х годов ХХ века и может быть очерчен годами 1951 … 1954. В них были реализованы основные принципы, предложенные Джоном фон Нейманом. Все дальнейшее развитие ЭВМ шло двумя путями: совершенствование фоннеймановской структуры и поиск новых структур.

Первой отечественной ЭВМ была МЭСМ (малая электронная счетная машина), разработанная в 1947 – 1951 г.г. под руководством С.А.Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники, впоследствии академика, лауреата государственных премий, руководившего созданием многих отечественных ЭВМ. В 1952 г. была введена в эксплуатацию БЭСМ (большая электронно-счетная машина).

Второе поколение ЭВМ (1958 … 1960 г.г.) называют транзисторно-ферритовым, так как транзисторы заменили электронные лампы в процессорах, а ферритовые сердечники – электронно-лучевые трубки в запоминающих устройствах.

Среди отечественных ЭВМ второго поколения наиболее известными были БЭСМ-4, М-220, "Минск-32".

Третье поколение ЭВМ (1965 … 1966 г.г.) характеризуется появлением в качестве элементной базы процессора интегральных микросхем, что привело к дальнейшему увеличению быстродействия до нескольких миллионов операций в секунду и памяти до сотни тысяч слов.

Переход к машинам четвертого поколения – ЭВМ на больших интегральных схемах (БИС) – происходил во второй половине 70-х годов и завершился приблизительно к 1980 г. В этот период на одном кристалле размером 1 см² стали размещать сотни тысяч электронных элементов. Быстродействие и объем памяти возросли в десятки тысяч раз по сравнению с машинами первого поколения и составили примерно 10⁹ оп / с и 10⁷ слов соответственно.

В период машин четвертого поколения стали также серийно производиться и суперЭВМ. Примером отечественной суперЭВМ является многопроцессорный вычислительный комплекс "Эльбрус" с быстродействием до 120 млн. оп / с.

С конца 80-х годов в истории развития вычислительной техники наступила эра пятого поколения ЭВМ. Основу элементной базы процессора и оперативной памяти этих ЭВМ составляют оптоэлектронные и криогенные приборы. Технологические, конструкторские, структурные и архитектурные идеи машин пятого поколения принципиально отличаются от машин предшествующих поколений. Прежде всего, их структура и архитектура отличаются от классической (фоннеймановской). Высокая скорость выполнения арифметических вычислений дополняется высокими скоростями логического вывода. Машина состоит из нескольких блоков. Блок общения обеспечивает интерфейс между пользователем и ЭВМ на естественном языке.

Дата добавления: 2014-01-15