Поколения ЭВМ

Физическое представление обрабатываемой информации.

Здесь выделяют:

· ABM –аналоговые вычислительные машины, или вычислительные машины непрерывного действия, которые работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения);

· ЦВМ – цифровые вычислительные машины, или вычислительные машины дискретного действия, которые обрабатывают информацию, представленную в дискретной, а точнее в цифровой форме. В силу универсальности цифровой формы представления информации ЭВМ является универсальным инструментом обработки данных;

· ГВМ – гибридные вычислительные машины, или вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной как в цифровой, так и в аналоговой форме. Они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время недолгой истории развития компьютерная техника прошла большой путь развития как в аспекте элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и с точки зрения изменения структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования (табл.1.1.3).

Параметр	Период, годы
50-е	60-е	70-е	80-е	Настоящее время
Цель использования компьютера	Научно-технические расчеты	Технические и экономические расчеты	Управление и экономические расчеты	Управление, предоставление информации	Телекоммуникации, информационное обслуживание
Режим работы компьютера	Однопро-граммный	Пакетная обработка	Разделение времени	Персональная работа	Сетевая обработка
Интеграция данных	Низкая	Средняя	Высокая	Очень высокая	Сверхвысокая
Расположение пользователя	Машинный зал	Отдельное помещение	Терминальный зал	Рабочий стол	Произвольное мобильное
Тип пользователя	Инженеры-программисты	Профессиональные программисты	Программисты	Пользователи с общей компьютерной подготовкой	Малообученные пользователи
Тип диалога	Работа за пультом компьютера	Обмен перфоносителями и машинограммами	Интерактивный (через клавиатуру и экран)	Интерактивный с жесткий меню	Интерактивный экранный типа “вопрос-ответ”

Таблица 1.1.3. Этапы развития ЭВМ.

К первому поколению обычно относят машины, созданный на рубеже 50-х гг. и базирующиеся на электронные лампах. Лампы потребляли значительное количество электроэнергии и выделяли много тепла (рис.1.1.3). Эти ЭВМ были громоздкими слишком дорогими и их могли приобретать только крупные корпорации и правительства.

Набор команд был ограничен, схемы арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно просты, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие составлял порядка 10-20 тыс. операций в секунду.

Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Процесс отладки был весьма длительным по времени.

Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволяли выполнять сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решение задач атомной энергетики и др.

Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета. Эти проблемы начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность ее использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить ее к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счетная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.

Рис. 1.1.3. Электронная лампа (а); память на магнитных сердечниках (б); транзистор (в); одна из первых интегральных схем (г); микропроцессор Motorola 68000 (д)

Второе поколение компьютерной техники – машины, сконструированные в 1955-1956 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов (рис. 1.1.3). Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами (НМЛ), магнитные барабаны (НМБ) и первые магнитные диски.

Эти машины характеризуются быстродействием до сотен тысяч операций в секунду, емкость памяти – до нескольких десятков тысяч слов.

Появляются языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде.

Поскольку смысл программы, подготовленной на алгоритмическом языке, недоступен компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд, специальные программы, специальные программы, которые называются трансляторами, должны переводить (транслировать) программу с алгоритмического на машинный язык.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных задач, а также мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ, из которых в дальнейшем выросли современные операционные системы.

Операционная система – важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживания.

Машинам второго поколения был свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х гг. наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

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 (рис. 1.1.3, г).

Машины третьего поколения создавались примерно после 60-х гг., имели развитые операционные системы и обладали возможностями мультипрограммирования, т.е. параллельного 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, PDP-11, VAX, EC ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

Четвертое поколение – это основной контингент современной компьютерной техник, разработанной после 70-х гг.

Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвертого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой емкостью в десятки мегабайт (рис.1.1.3, д).

С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти порядка 1-64 Мбайт.

Для них характерны:

· применение персональных компьютеров (ПК);

· телекоммуникационная обработка данных и компьютерные сети;

· широкое применение систем управления базами данных;

· элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

В компьютерах пятого поколения, предположительно, должен произойти качественный переход от обработки данных к обработке знаний.

Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них – это традиционный компьютер, однако лишенный связи с пользователем. Эту связь осуществляет интеллектуальный интерфейс. Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей.

Контрольные вопросы:

1.Электронные вычислительные машины и системы включают:?

2.Архитектура ЭВМ, вычислительных систем и суперкомпьютеров, включает:?

3. Основные уровни архитектур ЭВМ, вычислительных систем, других компонентов систем и машин?

4.Основные компоненты (блоки) ЭВМ и систем-?

5. Характеристики ЭВМ –?

6. Быстродействие-?

7. Производительность –?

8. Разрядность машинного слова –?

9. Максимально возможный размер адресного пространства –?

10. Количество групп команд и команд в группах –?

11. Тип используемого интерфейса (сопряжения) ядра ЭВМ и периферии -?

12. Надежность (ВС) и потребляемая мощность -это?

13. ABM -?

14. ЦВМ -?

15. ГВМ -?

16. Этапы развития ЭВМ.

17. Машины первого поколения?

18. Машины второго поколения?

19. Машины третьего поколения?

20. Машины четвертого поколения?

21. Машины пятого поколения?

Дата добавления: 2014-01-20