Поколения компьютеров

Лекция 11

Рассмотрим основные черты поколений компьютеров.

Первое поколение компьютеров (1946-1960) - время становления архитектуры машин Неймановского типа, построенных на электронных лампах со скоростью 10-20 тысяч арифметические операций в секунду. Программное обеспечение было представлено языком компьютеров конкретной машины и языком "Assembler". Для ввода - вывода использовали перфорированные ленты, перфорированные карты, магнитные ленты и принтеры. Эти устройства были не только громоздки, но и ненадежны. Вакуумные лампы были большие, сделаны стекла, хрупки, недолговечны и требовали большого расхода электроэнергии. Для работы вакуумных ламп требуется внутренний электрический нагреватель, который имеет тенденцию быстро перегорать, приводя к тому, что называется " перегоревшая лампа ". Кроме того, тепло, произведенное большим количеством ламп используемых в компьютере, требовало массивной системы принудительного воздушного или водного охлаждения. В отчетах указано, что среднее свободное от поломок время действия для ENIAC было только 5,6 часов. UNIVAC 1 (UNIVersal Automatic Computer - УНИВЕРСАЛЬНЫЙ Автоматический Компьютер) – широко известный пример таких компьютеров. Громоздкие, требующие специальной системы обслуживания, машины, они не смогли бы достигнуть такого распространения, какое современные компьютеры получили в нашем обществе.

Второе поколение компьютера (1960-1964) - использование транзисторов вместо электронных ламп, позволило достичь скоростей до сотен тысяч операций в секунду. Память и внешние устройства были те же самые, как и в компьютерах первого поколения. В течение того же самого времени алгоритмические языки высокого уровня, типа АЛГОЛ, КОБОЛА и ФОРТРАН, стали применяться для разработки программ без учета типа машины. Компьютеры второго поколения - меньше, быстрее и более надежны, чем компьютеры первого поколения.

Прогресс в области электронных технологий продолжался, и микроэлектроника сделала возможным уменьшить размер транзисторов и объединять большое количество элементов микросхемы в очень маленькие силиконовые чипы. Компьютеры, которые были нацелены на использование технологии интегральных схем, мы называем компьютерами третьего поколения.

Третье поколение компьютеров (1964-1970) характеризуется началом использования интегральных схем вместо транзисторов. Для увеличения эффективности использования центрального процессора потребовались системные программы, чтобы управлять центральным процессором, и для этого была создана операционная система. Быстродействие была увеличена до нескольких миллионов операций в секунду.

Четвертое поколение компьютеров (с 1970 - по настоящее время) - машины, построенные на больших и очень больших интегральных схемах. Такие схемы содержат до миллионов элементов на кристалле. Компьютеры этого поколения выполняют сотню миллионов операций в секунду. Машины этого поколения представляют мультипроцессорные и мультимашинные комплексы. Для них характерно: применение персональных компьютеров; обработка данных телесвязи; компьютерные сети; широкое применение систем управления базами данных; элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

Пятое поколение компьютеров на рынке еще не появилось. В конце 70-х была поставлена задача создания принципиально новых компьютеров. Отличительные особенности компьютеров нового поколения следующие: новые "ноу-хау", отказ от архитектуры фон Неймана, переход к новой архитектуре. И, как следствие этого, преобразование компьютера в мультипроцессорную систему с новыми путями ввода - вывода информации (например, понимание речи и изображений, обработка сообщений на естественном языке); с применением искусственного интеллекта; автоматизация процессов решения проблем, принятие заключений; использование знаний. В настоящее время, это поколение находится в стадии экспериментального развития. Тем не менее, большинство современных компьютеров в главном соответствуют принципам Неймана.

История программного обеспечения, особенно операционных систем, является намного менее определенной. Без более сложных операционных систем, ученые не были бы способны использовать полное преимущество мощи транзисторов и, позже, чипов микропроцессора в создании известных сегодня компьютеров. Первые операционные системы и языки программирования высокого уровня, появившиеся в начале 1950-х, связанны в основном с IBM и MIT, и только за некоторым исключением, эти усилия не были связаны с индивидуальными людьми или проектами. Потребность в системном операционном программном обеспечении возникла в связи с увеличивающейся мощью компьютеров, которая последовала из-за быстрого развития новых компьютеров в 1950-е годы.

Хотя архитектура аппаратных средств ЭВМ не изменилась существенно с того времени, улучшение технологии привело к постоянно увеличивающейся мощности компьютеров, что продолжается до сих пор. Было необходимо непрерывно изменять и улучшать архитектуру операционной системы, чтобы воспользоваться преимуществом этой мощи и сделать ее доступной пользователю. Использование компьютеров изменилось от однопользовательской обработки данных (когда только единственный пользователь с единственной программой может получить доступ к компьютеру в одно время), к диалоговому взаимодействию однопользовательских компьютеров, к современным мощным диалоговым сетевым системам, мультизадачными, с удобными в работе графическими интерфейсами, способными перемещать данные между приложениями, и с почти мгновенным доступом на другие компьютеры во всем мире. Каждое из этих достижений требовало дополнительного усложнения операционной системы; в каждом случае, проектировщики отвечали на такие потребности.

В 1950-х, когда аппаратные средства ЭВМ были относительно редки и дороги, затраты на программное обеспечение были сравнительно невелики по сравнению с полной стоимостью информационной системы. Сегодня, ситуация драматично изменилась. Стоимость программного обеспечения может составлять 75 % или большее от общей стоимости некоторых информационных систем, из-за трех главных причин: (1) достижения в технологии аппаратных средств ЭВМ значительно уменьшили стоимость аппаратных средств; (2) более сложное программное обеспечение требует больших затрат времени для разработки и поэтому более дорого; (3) зарплата разработчиков программного обеспечения увеличилось из-за повышения требований к их квалификации.

Дата добавления: 2014-01-05