Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы
Логические схемы создавались на
дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В
оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны,
акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки,
электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В качестве внешних запоминающих
устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах,
перфолентах и штекерные коммутаторы.
Программирование работы ЭВМ этого
поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке,
то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины и
"умирали" вместе с этими моделями.
В середине 1950-х годов появились
машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования
(ЯСК), позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать
их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа. В 1956
году был создан первый язык программирования высокого уровня для
математических задач - язык Фортран, а в 1958 году - универсальный язык
программирования Алгол.
ЭВМ, начиная от UNIVAC и
заканчивая БЭСМ-2 и первыми моделями ЭВМ "Минск" и "Урал", относятся к
первому поколению вычислительных машин.
Пример: IBM 701
29 апреля 1952 г. появилась первая ЭВМ фирмы IBM. В качестве памяти использовался магнитный барабан. Емкость ОЗУ — 20480 байт Производительность 8000 операций в секунду.
Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы
Логические схемы строились на
дискретных полупроводниковых и магнитных элементах (диоды, биполярные
транзисторы, тороидальные ферритовые микротрансформаторы). В качестве
конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным
монтажом (платы из фольгированного гетинакса). Широко стал
использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет
подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних
устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров.
Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.
Стали применяться внешние
накопители на жестких магнитных дисках и на флоппи-дисках -
промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.
В 1964 году появился первый монитор для компьютеров - IBM
2250. Это был монохромный дисплей с экраном 12 х 12 дюймов и
разрешением 1024 х 1024 пикселов. Он имел частоту кадровой развертки 40
Гц.
Создаваемые на базе компьютеров
системы управления потребовали от ЭВМ более высокой производительности, а
главное - надежности. В компьютерах стали широко использоваться коды с
обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля.
В машинах второго поколения были впервые реализованы режимы пакетной обработки и телеобработки информации.
Первой ЭВМ, в которой частично
использовались полупроводниковые приборы вместо электронных ламп, была
машина SEAC (Standarts Eastern Automatic Computer), созданная в 1951
году. В начале 60-х годов полупроводниковые машины стали производиться и
в СССР.
Пример: IBM 360-40
Изготовлена в 1964 г. Для разных моделей комбинируется из 19 блоков центрального процессора и 40 типов периферии. Емкость ОЗУ 256 Кбайт. Производительность 246 тыс. опер/сек.
Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы
В 1958 году Роберт Нойс изобрел
малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади
можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали
называться схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integrated
circuits - SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали
применяться в компьютерах.
Логические схемы ЭВМ 3-го
поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые
частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц.
Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной
мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.
В оперативных запоминающих устройствах использовались
миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные
пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве внешних
запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители.
Появились еще два уровня
запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на
триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую
емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.
Начиная с момента широкого
использования интегральных схем в компьютерах, технологический прогресс в
вычислительных машинах можно наблюдать, используя широко известный
закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году
открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной
микросхеме удваивается через каждые 1,5 года. Ввиду существенного
усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения
часто стали называть системами.
Так, первыми ЭВМ этого поколения стали модели систем IBM (ряд моделей IBM
360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе в содружестве со странами Совета
Экономической Взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и др1.) стали
выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ.
В вычислительных машинах третьего
поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости
программирования, эффективности исполнения программ в машинах и
улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными
операционными системами, развитой системой автоматизации
программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами
работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном
времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными
режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство
общения оператора с машиной - видеомонитор, или дисплей.
Большое внимание уделено
повышению надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению
их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются
повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и
исправлением ошибок (корректирующие коды Хеммин-га и циклические коды).
Модульная организация
вычислительных машин и модульное построение их операционных систем
создали широкие возможности для изменения конфигурации вычислительных
систем. В связи с этим возникло новое понятие "архитектура" вычислительной системы, определяющее логическую организацию этой системы с точки зрения пользователя и программиста
Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы
Революционным событием в развитии
компьютерных технологий третьего поколения машин было создание больших и
сверхбольших интегральных схем (Large Scale Integration - LSI и Very
Large Scale Integration - VLSI), микропроцессора (1969 г.) и
персонального компьютера. Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали
создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером
стал персональный.
Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов
с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами
электрических напряжений (единицы вольт), потребляющими меньше мощности,
нежели биполярные, и тем самым позволяющими реализовать более
прогрессивные нанотехнологии (в те годы - масштаба единиц микрон).
Оперативная память стала
строиться не на ферритовых сердечниках, а также на интегральных
CMOS-транзисторных схемах, причем непосредственно запоминающим элементом
в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком)
этих транзисторов.
Первый персональный компьютер создали в апреле 1976
года два друга, Стив Джобе (1955 г. р.) - сотрудник фирмы Atari, и
Стефан Возняк (1950 г. р.), работавший на фирме Hewlett-Packard. На базе
интегрального 8-битного контроллера жестко запаянной схемы популярной
электронной игры, работая вечерами в автомобильном гараже, они сделали
простенький программируемый на языке Бейсик игровой компьютер "Apple",
имевший бешеный успех. В начале 1977 года была зарегистрирована Apple
Сотр., и началось производство первого в мире персонального компьютера
Apple
Пятое поколение ЭВМ: 1990—…
Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта.
Считалось, что архитектура компьютеров
пятого поколения будет содержать два основных блока. Один из них —
собственно компьютер, в котором связь с пользователем осуществляет блок,
называемый «интеллектуальным интерфейсом». Задача интерфейса — понять
текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким
образом условие задачи перевести в работающую программу.
Основные требования к компьютерам
5-го поколения: Создание развитого человеко-машинного интерфейса
(распознавание речи, образов); Развитие логического программирования для
создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; Создание новых
технологий в производстве вычислительной техники; Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.
Новые технические возможности
вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и
позволить перейти к задачам создания искусственного интеллекта. В
качестве одной из необходимых для создания искусственного интеллекта
составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным
направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных
требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем
памяти. Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные
вычисления, но не пригодны для выполнения с высокой скоростью операций
сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках.
Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных
и работу с ними, были созданы специальные объектно ориентированные и
логические языки программирования,
обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными
процедурными языками. Структура этих языков требует перехода от
традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.
Пример: IBM eServer z990. Изготовлен в 2003 г.
Физические параметры: вес 2000 кг., потребляемая мощность 21 КВт., площадь 2,5 кв. м., высота 1,94 м., емкость ОЗУ 256 ГБайт, производительность — 9 млрд. инструкций/сек.
Шестое и последующие поколения ЭВМ
Электронные и оптоэлектронные
компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с
распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров,
моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Материал с сайта: encicl.narod.ru
Комментариев нет:
Отправить комментарий