СОДЕРЖАНИЕ 

Введение

1. Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы

2. Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы

3. Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы

4. Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы

5. Пятое поколение ЭВМ: 1990-настоящее время

Заключение

Список литературы

 

      Введение

 

     Начиная с 1950 года, каждые 7-10 лет кардинально  обновлялись конструктивно-технологические  и программно-алгоритмические принципы построения и использования ЭВМ. В связи с этим правомерно говорить о поколениях вычислительных машин. Условно каждому поколению можно  отвести 10 лет.

     ЭВМ проделали большой эволюционный путь в смысле элементной базы (от ламп к микропроцессорам) а также в  смысле появления новых возможностей, расширения области применения и  характера их использования.

     Деление ЭВМ на поколения - весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также  способов общения с ЭВМ.

     К первому поколению ЭВМ относятся машины, созданные на рубеже 50-х годов: в схемах использовались электронные лампы. Команд было мало, управление - простым, а показатели объема оперативной памяти и быстродействия - низкими. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Для ввода и вывода использовались печатающие устройства, магнитные ленты, перфокарты и перфоленты.

     Ко  второму поколению ЭВМ относятся те машины, которые были сконструированы в 1955-65 гг. В них использовались как электронные лампы, так и транзисторы. Оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время появились магнитные барабаны и первые магнитные диски. Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей последовательности вычислений в наглядном, легко воспринимаемом виде. Появился большой набор библиотечных программ для решения различных математических задач. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем, поэтому в середине 60х годов наметился переход к созданию ЭВМ, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

     Третье  поколение ЭВМ. Это машины, создаваемые после 60х годов, обладающих единой архитектурой, т.е. программно совместимых. Появились возможности мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. В ЭВМ третьего поколения применялись интегральные схемы.

     Четвертое поколение ЭВМ. Это нынешнее поколение ЭВМ, разработанных после 1970 г. Машины 4го поколения проектировались в расчёте на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

     В аппаратурном отношении для них  характерно использование больших интегральных схем как элементной базы и наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой, объемом несколько Мбайт.

     Машины 4-го поколения- многопроцессорные, многомашинные комплексы, работающие на внеш. память и общее поле внеш. устройств. Быстродействие достигает десятков миллионов операций в сек, память - нескольких млн. слов.

     Переход к пятому поколению ЭВМ уже начался. Он заключается в качественном переходе от обработки данных к обработке знаний и в повышении основных параметров ЭВМ. Основной упор будет сделан на "интеллектуальность".

     На  сегодняшний день реальный «интеллект», демонстрируемый самыми сложными нейронными сетями, находится ниже уровня дождевого  червя, однако, как бы ни были ограничены возможности нейронных сетей  сегодня, множество революционных  открытий, могут быть не за горами.

1. Первое  поколение ЭВМ 1950-1960-е  годы.

Компьютеры  на электронных лампах.

 

     Компьютеры  на основе электронных ламп появились  в 40-х годах XX века.

     Машины  первого поколения были весьма громоздки, потребляли большое количество энергии и имели невысокую надежность. Их производительность не превышала 10—20 тыс. оп/с, а емкость основной памяти — 4 К машинных слов (где К = 2¹⁰ = 1024). В ЭВМ первого поколения, по существу, не было системы программного обеспечения. Программирование было детализировано до уровня машинных команд и выполнялось пользователями на машинном языке данной ЭВМ. Пользователь также осуществлял ввод и отладку программ, обеспечивал управление вычислительным процессом при возникновении непредвиденных или недопустимых ситуаций.

     Несмотря  на указанные недостатки, ЭВМ первого  поколения продемонстрировали определенные возможности для автоматизации вычислительных работ, в частности в области космических исследований, ядерной физики и др., способствовали накоплению опыта по применению ЭВМ в других отраслях народного хозяйства.

     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.  

     

     Рис. 1. Электронная вычислительная машина первого поколения БЭСМ-2 

     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.

     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.

2. Второе  поколение ЭВМ: 1960-1970-е  годы.

Транзисторные компьютеры. 

     1 июля 1948 года на одной из страниц  "Нью-Йорк Таймс", посвященной  радио и телевидению, было помещено  скромное сообщение о том, что  фирма "Белл телефон лабораториз" разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Брайттен создали первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических "усика" контактировали с бруском из поликристаллического германия.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в  конце 50-х годов, а к середине 60-х  годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило  фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. долларов.

       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 дисках1 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.

     

     Рис. 2. ЭВМ второго поколения

     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.

3. Третье  поколение ЭВМ: 1970-1980-е  годы.

Интегральные  схемы.

 

     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 др.) 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 Хемминга и циклические коды).