Поколения ЭВМ. Поколения и классы электронных вычислительных машин

Лекция 3

Поколения и классы электронных вычислительных машин

1. Принципы разделения поколений

2. Поколения ЭВМ

3. Классы электронных вычислительных машин

Принципы разделения поколений

В качестве узловых моментов, определяющих появление нового поколения ВМ, обычно выбираются революционные идеи или технологические прорывы, кардинально изменяющие дальнейшее развитие средств автоматизации вычислений.

Одной из таких идей принято считать концепцию вычислительной машины с хранимой в памяти программой, сформулированную Джоном фон Нейманом. Взяв ее за точку отсчета, историю развития ВТ можно представить в виде трех этапов:

1. До Неймановского периода;

2. Эры вычислительных машин и систем с Фон-Неймановской архитектурой;

3. Пост-Неймановской эпохи — эпохи параллельных и распределенных вычислений.

Значительно большее распространение, однако, получила привязка поколений к смене технологий. Принято говорить о «механической» эре (нулевое поколение) и последовавших за ней пяти поколениях ВС.

Поколения традиционно связывают с элементной базой вычислительных систем:

1. электронные лампы,

2. полупроводниковые приборы,

3. интегральные схемы малой степени интеграции (ИМС),

4. большие (БИС),

5. сверхбольшие (СБИС) и ультрабольшие (УБИС) интегральные микросхемы.

Последние поколения в общепринятой интерпретации ассоциируют не столько с новой элементной базой, сколько с интеллектуальными возможностями ВС.

Первое поколение (1937–1953)

На роль первой в истории электронной вычислительной машины в разные периоды претендовало несколько разработок. Общим у них было использование схем на базе электронно-вакуумных ламп вместо электромеханических реле.

В 1883 году Томас Эдисон, пытаясь продлить срок службы лампы с угольной нитью, ввел в её вакуумный баллон платиновый электрод и пропустил через него положительное напряжение. Заметив, что в вакууме между электродом и нитью протекает ток он не смог найти никакого объяснения столь необычному явлению.

Эдисон ограничился тем, что подробно описал его, на всякий случай взял патент и отправил лампу на Филадельфийскую выставку.

Американский изобретатель не распознал открытия исключительной важности — термоэлектронная эмиссия. Он не понял, что его лампа накаливания с платиновым электродом по существу была первой в мире электронной лампой.

Первым, кому пришла в голову мысль о практическом использовании «эффекта Эдисона» был английский физик Дж. А. Флеминг (1849-1945). Работая с 1882 года консультантом эдисоновской компании в Лондоне, он узнал о «явлении» от самого Эдисона. Своё изобретение — диод — двухэлектродную лампу Флеминг создал в 1904 году.

В октябре 1906 года американский инженер Ли де Форест изобрёл электронную лампу — усилитель, или аудион, как он её тогда назвал, имевший третий электрод — сетку. Им был введён принцип, на основе которого строились все дальнейшие электронные лампы, - управление током, протекающим между анодом и катодом, с помощью других вспомогательных элементов.

В 1910 году немецкие инженеры Либен, Рейнс и Штраус сконструировали триод, сетка в котором выполнялась в форме перфорированного листа алюминия и помещалась в центре баллона, а чтобы увеличить эмиссионный ток, они предложили покрыть нить накала слоем окиси бария или кальция.

В 1911 году американский физик Ч. Д. Кулидж предложил применить в качестве покрытия вольфрамовой нити накала окись тория — оксидный катод — и получил вольфрамовую проволоку, которая произвела переворот в ламповой промышленности.

В 1915 году американский физик Ирвинг Ленгмюр сконструировал двухэлектронную лампу — кенотрон, применяемую в качестве выпрямительной лампы в источниках питания.

В 1916 году ламповая промышленность стала выпускать особый тип конструкции ламп — генераторные лампы с водяным охлаждением.

Идея лампы с двумя сетками — тетрода была высказана в 1919 году немецким физиком Вальтером Шоттки и независимо от него в 1923 году — американцем Э. У. Халлом, а реализована эта идея англичанином Х. Дж. Раундом во второй половине 20-х годов.

В 1929 году голландские учёные Г. Хольст и Б. Теллеген создали электронную лампу с 3-мя сетками — пентод. В 1932 году был создан гептод, в 1933 — гексод и пентагрид, в 1935 году появились лампы в металлических корпусах.

Работа по созданию первой электронно-вычислительной машины была начата, по-видимому, в 1937 году в США профессором Джоном Атанасовым, предназначалась для решения задач математической физики.

В ходе разработок Атанасов создал и запатентовал первые электронные устройства, которые впоследствии применялись довольно широко в первых компьютерах.

Полностью проект Атанасова не был завершен, однако через три десятка лет в результате судебного разбирательства профессора признали родоначальником электронной лампы.

Предполагалось, что электронные ключи будут значительно надежнее, поскольку в них отсутствуют движущиеся части, однако технология того времени была настолько несовершенной, что по надежности электронные лампы оказались ненамного лучше, чем реле.

Однако у электронных компонентов имелось одно важное преимущество: выполненные на них ключи могли переключаться примерно в тысячу раз быстрее своих электромеханических аналогов.

Дата добавления: 2014-01-13