Элементарная база компьютеров второго поколения это – Элементная база компьютеров второго поколения -это?

Содержание

Второе поколение компьютеров (1955-1964)

Следующим
крупным шагом в истории компьютерной
техники, стало изобретение транзистора
в 1947 году. Они стали заменой хрупким и
энергоёмким лампам. О компьютерах на
транзисторах обычно говорят как о
«втором поколении», которое доминировало
в 1950-х и начале 1960-х. Благодаря транзисторам
и печатным платам, было достигнуто
значительное уменьшение размеров и
объёмов потребляемой энергии, а также
повышение надёжности. Например, IBM 1620
на транзисторах, ставшая заменой IBM 650
на лампах, была размером с офисный стол.
Однако компьютеры второго поколения
по-прежнему были довольно дороги и
поэтому использовались только
университетами, правительствами,
крупными корпорациями.

Быстродействие
до миллиона операций в секунду! (сравните
несколько тысяч у ламповых компьютеров).

С появлением машин
второго поколения значительно расширилась
сфера использования электронной
вычислительной техники, главным образом
за счет развития программного обеспечения.
Появились также специализированные
машины, например ЭВМ для решения
экономических задач, для управления
производственными процессами, системами
передачи информации и т.д.

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.

Но
главные
достижения

этой эпохи принадлежат к области
программ. На втором поколении компьютеров
впервые появилось то, что сегодня
называется операционной
системой
.
Тогда же были разработаны первые языки
высокого уровня — Фортран, Алгол, Кобол.
Эти два важных усовершенствования
позволили значительно упростить и
ускорить написание программ для
компьютеров; программирование, оставаясь
наукой, приобретает черты ремесла.

Соответственно
расширялась и сфера применения
компьютеров. Теперь уже не только ученые
могли рассчитывать на доступ к
вычислительной технике; компьютеры
нашли применение в планировании и
управлении, а некоторые крупные фирмы
даже компьютеризовали свою бухгалтерию,
предвосхищая моду на двадцать лет.
Элементной
базой второго поколения стали
полупроводники. Без сомнения, транзисторы
можно считать одним из наиболее
впечатляющих чудес XX века.
Патент
на открытие транзистора был выдан в
1948 году американцам Д.Бардину и
У.Браттейну, а через восемь лет они
вместе с теоретиком В. Шокли стали
лауреатами Нобелевской премии. Скорости
переключения уже первых транзисторных
элементов оказались в сотни раз выше,
чем ламповых, надежность и экономичность
– тоже. Впервые стала широко применяться
память на ферритовых сердечниках и
тонких магнитных пленках, были опробованы
индуктивные элементы – параметроны.
Первая
бортовая ЭВМ для установки на
межконтинентальной ракете – «Атлас»
– была введена в эксплуатацию в США в
1955 году. В машине использовалось 20 тысяч
транзисторов и диодов, она потребляла
4 киловатта. В 1961 году наземные компьютеры
«стретч» фирмы «Бэрроуз» управляли
космическими полетами ракет «Атлас»,
а машины фирмы IBM контролировали полет
астронавта Гордона Купера. Под контролем
ЭВМ проходили полеты беспилотных
кораблей типа «Рейнджер» к Луне в 1964
году, а также корабля «Маринер» к Марсу.
Аналогичные функции выполняли и советские
компьютеры.
В
1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие
магнитные головки на воздушной подушке.
Изобретение их позволило создать новый
тип памяти – дисковые запоминающие
устройства, значимость которых была в
полной мере оценена в последующие
десятилетия развития вычислительной
техники. Первые запоминающие устройства
на дисках появились в машинах IBM-305 и
RAMAC(Приложение 4). Последняя имела пакет,
состоявший из 50 металлических дисков
с магнитным покрытием, которые вращались
со скоростью 12000 об/мин. На поверхности
диска размещалось 100 дорожек для записи
данных, по 10000 знаков каждая.
Первые
серийные универсальные ЭВМ на транзисторах
были выпущены в 1958 году одновременно в
США, ФРГ и Японии.
Появляются
первые мини-ЭВМ (например, PDP-8 (Приложение
5)).
В
Советском Союзе первые безламповые
машины «Сетунь», «Раздан» и «Раздан-2»
были созданы в 1959-1961 годах. В 60-х годах
советские конструкторы разработали
около 30 моделей транзисторных компьютеров,
большинство которых стали выпускаться
серийно. Наиболее мощный из них –
«Минск-32» выполнял 65 тысяч операций в
секунду. Появились целые семейства
машин: «Урал», «Минск», БЭСМ.
Рекордсменом
среди ЭВМ второго поколения стала БЭСМ-6
(Приложение 6), имевшая быстродействие
около миллиона операций в секунду –
одна из самых производительных в мире.
Архитектура и многие технические решения
в этом компьютере были настолько
прогрессивными и опережающими свое
время, что он успешно использовался
почти до нашего времени.
Специально
для автоматизации инженерных расчетов
в Институте кибернетики Академии наук
УССР под руководством академика В.М.
Глушкова были разработаны компьютеры
МИР (1966) и МИР-2 (1969). Важной особенностью
машины МИР-2 явилось использование
телевизионного экрана для визуального
контроля информации и светового пера,
с помощью которого можно было корректировать
данные прямо на экране.
Построение
таких систем, имевших в своем составе
около 100 тысяч переключательных элементов,
было бы просто невозможным на основе
ламповой техники. Таким образом, второе
поколение рождалось в недрах первого,
перенимая многие его черты. Однако к
середине 60-х годов бум в области
транзисторного производства достиг
максимума – произошло насыщение рынка.
Дело в том, что сборка электронного
оборудования представляла собой весьма
трудоемкий и медленный процесс, который
плохо поддавался механизации и
автоматизации. Таким образом, созрели
условия для перехода к новой технологии,
которая позволила бы приспособиться к
растущей сложности схем путем исключения
традиционных соединений между их
элементами.

studfiles.net

Элементная база: определение, классификация, особенности

Элементной базой в ЭВМ называется их основная электронная составляющая. Эта составляющая меняется в зависимости от поколения компьютеров. Поколения элементной базы ЭВМ объясняют историю развития компьютеров на основе эволюционирующих технологий. С каждым новым поколением компьютерные схемы, их размеры становились все миниатюрнее, скорость обработки информации удваивалась, память стала больше, а удобство и надежность улучшались. Временная шкала, заданная для определения каждого поколения, важна для понимания того, что является элементной базой ЭВМ. Но она не определена до конца и считается довольно условной. Поколения элементной базы фактически основаны на эволюционирующей технологии чипов, а не на каких-либо конкретных временных рамках.

Первое поколение ЭВМ

Пять поколений компьютеров можно охарактеризовать электрическим током, протекающим:

  • в вакуумных трубках;
  • в транзисторах;
  • в интегральных схемах;
  • в микропроцессорных чипах;
  • в интеллектуальных устройствах, способных к искусственному интеллекту.

Первое поколение ЭВМ появилось в 1940-е-1950-е годы. Компьютеры первого поколения на самом деле были первыми универсальными и настоящими цифровыми компьютерами. Они появились, чтобы заменить электромеханические системы, которые были слишком медленными для назначенных задач. Первые компьютерные генераторы использовали вакуумные трубки для коммутации. Запечатанное стекло позволяло, чтобы ток протекал по беспроводной сети от нитей к металлическим пластинам.

Как работали первые компьютеры

Элементная база компьютера, трубки, были изготовлены из герметичных стеклянных емкостей размером с лампочку. В системе не было движущихся частей. Элементной базой первого поколения были лампы, которые назывались диодами и триодами. Вход и выход осуществлялись при помощи перфокарт, магнитных барабанов, пишущих машинок и считывателей перфокарт. Интерфейс систем был выполнен с использованием плагинов и машинного языка.

Элементную базу ЭВМ первого поколения было сложно использовать. Техники соединяли электрические цепи, подключив многочисленные кабели к разъемам. Затем они использовали специальные перфокарты и ждали несколько часов, чтобы получить результат для какой-либо формы вычислений. Первые ЭВМ были настолько большими, что занимали целые комнаты. Язык ассемблера и программное обеспечение операционной системы еще отсутствовали. Системы могли решать только одну проблему за раз. Эти машины были предназначены для операций низкого уровня, и программирование выполнялось с использованием только двоичных цифр 0 и 1.

ENIAC — самый мощный из первых компьютеров

Одним из самых выдающихся компьютеров в эту эпоху был ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), спроектированный и построенный инженером Джоном Мокли и Джоном Преспером Эккертом из Университета Пенсильвании. Его сборка была выполнена командой из пятидесяти человек. ENIAC был в 1000 раз быстрее, чем предыдущие электромеханические компьютеры , но гораздо более медленным при перепрограммировании.

Среди прочего, ENIAC использовался для изучения возможностей термоядерного оружия, стрельбы баллистической артиллерией и термическим зажиганием двигателя, а иногда для прогнозов погоды. Эти системы были огромны по размеру и занимали целые комнаты, используя много электроэнергии, что сделало их источником невыносимого тепла.

Универсальный автоматический компьютер

UNIVAC (универсальный автоматический компьютер) был создан все теми же инженерами — Джоном Мокли и Джоном Преспером Эккертом. Компьютер был первым в той же эпохе, который был разработан для коммерческих целей, помимо военного использования. Используя свою элементную базу, он довольно хорошо манипулировал алфавитом и цифрами и использовался Бюро переписи населения США для перечисления общего населения.

Позднее он применялся для составления отчетов по продажам компаний и даже для предсказаний результатов президентских выборов в 1952 году. В отличие от более 17 000 вакуумных труб в ENIAC, UNIVAC I использовал чуть более 5000 вакуумных ламп. Он был также вдвое меньше своего предшественника. Было продано более 46 этих ЭВМ.

Компьютеры второго поколения: 1950-1960-е годы

ЭВМ второго поколения представляли собой компьютеры, в которых вместо вакуумных ламп использовались транзисторы. Это и была элементная база второго поколения. Новые компьютеры были лучше, чем их предшественники во многом из-за сравнительно небольшого размера, скорости и более низкой стоимости. Транзисторы являются строительными блоками практически любого микрочипа, а также они более надежные, энергоэффективные и способны проводить электричество быстрее и лучше, чем вакуумные трубки.

Как и трубки, элементная база ЭВМ второго поколения, включавшая транзисторы, являлась переключателями или электронными затворами, которые используются для усиления или управления током или включения или выключения электрических сигналов. Транзисторы называются полупроводниками, поскольку они содержат элементы, которые находятся между проводниками и изоляторами.

Изобретение транзисторных полупроводников

Транзисторные полупроводники были изобретены в Bell Laboratories в 1947 году учеными Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Браттентом, но не выпускались до середины 1950-х годов. Инженеры и создатели новой элементной базы видели будущее компьютеров второго поколения в совершенствовании процедур ввода и вывода данных.

Первоначально эти процессы были похожи на последние модели компьютеров первого поколения. Работа являлась довольно трудоемкой и утомительной, потому что включала в себя труд несколько сотрудников, которые носили перфокарты из комнаты в комнату.

Пакетная система передачи данных

Для того чтобы ускорить процесс, была создана и реализована пакетная система. Она включала сбор нескольких заданий данных на несколько перфокарт и подачу их в магнитные ленты с использованием сравнительно небольшой и недорогой системы. IBM-1401 был одним из таких компьютеров. Для него использовалась операционная система IBM-7094 и Fortran Monitor System.

Когда обработка данных была завершена, файлы переносились обратно на магнитную ленту. Используя меньшую систему, например, IBM-1401, данные можно было распечатать на несколько перфокарт в качестве вывода информации. Это были предвестники программного обеспечения операционной системы.

Характеристики компьютеров второго поколения

Затем начался процесс обновления ограничительного двоичного машинного кода до языков, которые полностью поддерживали символическое и буквенно-цифровое кодирование. Программисты теперь могли писать на ассемблерах и языках высокого уровня, таких как FORTRAN, COBOL, SNOWBALL и BASIC.

Ранние суперкомпьютеры были лишь некоторыми из машин, которые использовали транзисторы. Примерами этих систем были универсальный блок UNIVAC LARC от Sperry Rand (1960) и IBM-7030 Stretch supercomputer (1961) и мэйнфрейм CDC 6600 (1963).

Третье поколение компьютеров: 1960-1970-е годы

Элементная база третьего поколения ЭВМ — это интегральные схемы и многопрограммное программирование. Компьютеры третьего поколения использовали микросхему интегральной схемы (ИС) вместо транзисторов. Реализация этих компьютеров также соответствовала Закону Мура, в котором отмечалось, что размеры транзисторов снижались настолько быстро, что их количество на схеме удваивалось каждые 2 года.

Преимущества интегральных схем

Полупроводниковая ИС включала огромное количество транзисторов, конденсаторов и диодов. Затем они были напечатаны на отдельных частях платы. Ручное подключение конденсаторов и диодов в транзисторах было трудоемким и не полностью надежным. Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Corporation отдельно друг от друга обнаружили преимущества интегральных схем в 1958 и 1959 годах соответственно. Килби построил свою ИС на германии, в то время как Noyce — на кремниевой микросхеме.

Первой системой, использующими ИС, была IBM 360, применявшаяся для обработки как коммерческих, так и научных заданий. После размещения нескольких транзисторов на одном чипе, помимо снижения стоимости, скорость и производительность любого одного компьютера также значительно увеличились. С момента своего изобретения скорость ИС удваивалась каждые два года, что еще больше сократило размер и стоимость компьютеров.

Использование интегральных схем в современных компьютерах

Сегодня почти все электронные устройства используют некоторые формы интегральных схем, размещенных на печатных платах. В отличие от схемы ИС, взаимодействие с компьютерами улучшилось. Вместо перфокарт для ввода и вывода данных, отображение информации происходит через визуальные дисплеи, применяются клавиатуры, а также улучшенные периферийные устройства ввода.

Компьютеры теперь используют программное обеспечение операционной системы для управления оборудованием и ресурсами, что позволило системам одновременно запускать разные приложения. Это произошло из-за централизованных приложений, которые контролировали распределение памяти. Компьютеры стали доступны широкой аудитории из-за размера и справедливой стоимости.

Это поколение также открыло концепцию “компьютерного семейства”, которая побудила производителей придумать компьютерные компоненты, совместимые с другими системами. Примерами этих систем были суперкомпьютеры Scientific Systems Systems Sigma 7 (1966) и суперкомпьютеры IBM-360 (1964) и CDC 8600 (1969).

Четвертое поколение компьютеров: от 1970-х до настоящего времени

Микропроцессор, ОС и графический интерфейс — элементная база современных компьютеров. Рождение микропроцессора было в то же время рождением микрокомпьютера. Это также соответствовало закону Мура, который предсказал экспоненциальный рост транзистора и микрочипов, начиная с 1965 года. Компания Intel, ее инженеры Тед Хофф, Федерико Фаггин и Стэн Мазор в ноябре 1971 года представили первый в мире одночиповый микропроцессор Intel 4004.

То, что в первом поколении заполняло всю комнату, теперь можно было установить на ладони. Само собой, новый микрочип был таким же мощным, как компьютер ENIAC с 1946 года. Четвертое поколение и его элементарная база играет важную роль в создании различных устройств.

Процессор Intel 4004

Вскоре производители начали интегрировать эти микрочипы в свои новые компьютеры. В 1973 году был выпущен Xerox Alto из PARC. Это был настоящий персональный компьютер, в который вошли Ethernet-порт, мышь и графический интерфейс с битовым отображением, первый в своем роде. В 1974 году Intel представила 8-разрядный микропроцессор общего назначения с названием “8808”. Затем программист Гэри Арлен Килдалл приступил к созданию программного обеспечения на базе диска, известного как “Программа управления для микрокомпьютеров” (CPM). Оно стало прообразом современной элементной базы ПК.

Первый домашний персональный компьютер

В 1981 году International Business Machine представила свой первый компьютер для дома, в котором работал процессор 4004. Он был известен как IBM PC. Компания сотрудничала с Биллом Гейтсом, который купил Disk Operating System из Seattle Computer Product и распространил его с нового компьютера IBM. Архитектура IBM PC стала стандартной моделью рынка.

Создание операционной системы Windows

Apple под руководством Стива Джобса изменила программную игру, когда в 1984 году выпустила компьютер Apple Macintosh с улучшенным графическим интерфейсом (графический интерфейс пользователя), используя идею интерфейса, полученную от Xerox PARC. Обе программы управления для микрокомпьютера и операционной системы диска были операционными системами на основе командной строки, когда пользователь должен взаимодействовать с компьютером с помощью клавиатуры.

После успеха графического интерфейса Apple Microsoft интегрировала оболочную версию Windows в версии DOS 1985 года. Windows использовалась в течение следующих 10 лет, пока она не была заново изобретена как Windows 95. Это было настоящее программное обеспечение для операционной системы со всеми необходимыми утилитами.

Появление Linux

В то время как программное обеспечение стало обычным делом и корпорации начали брать за него деньги, новое движение программистов запустило Linux в 1991 году. Во главе с Linux Torvalds они стали инициаторами бесплатного проекта операционной системы с открытым исходным кодом под названием Linux. Помимо Linux, другие операционные системы с открытым исходным кодом и бесплатное программное обеспечение были распространены для обслуживания офисных, сетевых и домашних компьютеров.

Распространение мобильных устройств

В 1980-х и 2000-х годах персональные компьютеры и настольные компьютеры стали обычным явлением. Они были установлены в офисах, школах и домах, их стоимость стала приемлемой, а размер — компактным. Программное обеспечение, работающее на этих компьютерах, также стали доступнее. Вскоре микропроцессоры вышли из под монополизации настольными компьютерами и перешли на другие платформы.

Сначала появился ноутбук, а затем планшеты и смартфоны, консоли, встроенные системы, смарт-карты, которые стали популярными из-за необходимости использования Интернета во время движения. Согласно недавним исследованиям, мобильные телефоны составляли 60% всех цифровых устройств по всему миру.

Пятое поколение компьютеров: настоящее и будущее

Компьютеры пятого поколения построены на технологическом прогрессе, полученном в предыдущих поколениях компьютеров. Современные инженеры надеются на улучшение взаимодействия между людьми и машиной путем использования человеческого интеллекта и больших данных, накопленных с самого начала эпохи цифровых технологий. Они исходят из теории концепции и реализации искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML).

AI — вот что является элементной базой ЭВМ поколения 5. Это реальность, которая стала возможной благодаря параллельной обработке и сверхпроводникам. Компьютерные устройства с искусственным интеллектом все еще находятся в разработке, но некоторые из этих технологий начинают появляться и использоваться, например, распознавание голоса. AI и ML могут быть неодинаковыми, но используются взаимозаменяемо, чтобы создать устройства и программы, которые достаточно интеллектуальны для взаимодействия с людьми, другими компьютерами, средой и программами.

Суть пятого поколения будет заключаться в использовании этих технологий, чтобы в конечном итоге создать машины, которые могут обрабатывать и реагировать на естественный язык, а также иметь возможность учиться и самостоятельно организовываться.

Распространение вычислительных устройств с возможностью их самообучения, реагирования и взаимодействия различными способами, основанными на приобретенном опыте и окружающей среде, также придало импульс концепции IoT (Интернет вещей). На своем пике и с правильными алгоритмами компьютеры, вероятно, будут демонстрировать высокие уровни обучения, превосходя интеллект людей. Многие проекты Искусственного интеллекта уже внедряются, а другие все еще находятся на стадии развития.

Пионерами в этой сфере являются Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla. Первые реализации начались на интеллектуальных домашних устройствах, которые предназначены для автоматизации и интеграции действий в доме, аудио и визуальных устройствах, а также автомобилей с автопилотом.

fb.ru

2. Поколения эвм по принципу элементной базы

В
соответствии с элементной базой и
уровнем развития программных средств
выделяют четыре реальных поколения
ЭВМ, краткая характеристика которых
приведена в таблице:

Параметры
сравнения

Поколения
ЭВМ

первое

второе

третье

четвертое

Период
времени

1946
— 1959

1960
— 1969

1970
— 1979

с
1980 г.

Элементная
база (для УУ, АЛУ)

Электронные
(или электрические) лампы

Полупро-водники
(транзисторы)

Интегральные
схемы

Большие
интегральные схемы (БИС)

Основной
тип ЭВМ

Большие

Малые
(мини)

Микро

Основные
устройства ввода

Пульт,
перфокарточный, перфоленточный ввод

Добавился
алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура

Алфавитно-цифровой
дисплей, клавиатура

Цветной
графический дисплей, сканер, клавиатура

Основные
устройства вывода

Алфавитно-цифровое
печатающее устройство (АЦПУ),
перфоленточный вывод

Графопостроитель,
принтер

Внешняя
память

Магнитные
ленты, барабаны, перфоленты, перфокарты

Добавился
магнитный диск

Перфоленты,
магнитный диск

Магнитные
и оптические диски

Ключевые
решения в ПО

Универсальные
языки программиро-вания, трансляторы

Пакетные
операцион-ные системы, оптимизи-рующие
транслято-ры

Интерактивные
операционные системы, структуриро-ванные
языки программиро-вания

Дружественность
ПО, сетевые операционные системы

Режим
работы ЭВМ

Однопрограм-мный

Пакетный

Разделения
времени

Персональная
работа и сетевая обработка данных

Цель
использования ЭВМ

Научно-технические
расчеты

Техничес-кие
и экономии-ческие расчеты

Управление
и экономические расчеты

Телекоммуникации,информационное
обслуживание

Первое
поколение ЭВМ.

ЭВМ
первого поколения обладали небольшим
быстродействием в несколько десятков
тыс. оп./сек. В качестве внутренней памяти
применялись ферритовые
сердечники. Основной недостаток
этих ЭВМ – рассогласование быстродействия
внутренней памяти и АЛУ и УУ за счет
различной элементной базы. Общее
быстродействие определялось более
медленным компонентом – внутренней
памятью и снижало общий эффект. Уже в
ЭВМ первого поколения делались попытки
ликвидировать этот недостаток путем
асинхронизации работы устройств и
введения буферизации вывода, когда
передаваемая информация «сбрасывается»
в буфер, освобождая устройство для
дальнейшей работы (принцип автономии).
Таким образом, для работы устройств
ввода-вывода использовалась собственная
память. [2, 59с.] Существенным функциональным
ограничением ЭВМ первого поколения
являлась ориентация на выполнение
арифметических операций. При попытках
приспособления для задач анализа они
оказывались неэффективными. Языков
программирования как таковых еще не
было, и для кодирования своих алгоритмов
программисты использовали машинные
команды или ассемблеры. Это усложняло
и затягивало процесс программирования.
К концу 50-х годов средства программирования
претерпевают принципиальные изменения:
осуществляется переход к автоматизации
программирования с помощью универсальных
языков и библиотек стандартных программ.
Использование универсальных языков
повлекло возникновение
трансляторов. Программы выполнялись
позадачно, т.е. оператору надо было
следить за ходом решения задачи и при
достижении конца самому инициировать
выполнение следующей задачи. Начало
современной эры использования ЭВМ в
нашей стране относят к 1950 году, когда в
институте электротехники АН УССР под
руководством С.А. Лебедева была создана
первая отечественная ЭВМ под названием
МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина.
В течение первого этапа развития средств
вычислительной техники в нашей стране
создан ряд ЭВМ: БЭСМ, Стрела, Урал, М-2.

Второе
поколение ЭВМ.

Второе
поколение ЭВМ – это переход к транзисторной
элементной базе, появление первых
мини-ЭВМ. Получает дальнейшее развитие
принцип автономии – он реализуется уже
на уровне отдельных устройств, что
выражается в их модульной структуре.
Устройства ввода-вывода снабжаются
собственными УУ (называемыми контроллерами),
что позволило освободить центральное
УУ от управления операциями ввода-вывода.
Совершенствование и удешевление ЭВМ
привели к снижению удельной стоимости
машинного времени и вычислительных
ресурсов в общей стоимости автоматизированного
решения задачи обработки данных, в то
же время расходы на разработку программ
(т.е. программирование) почти не снижались,
а в ряде случаев имели тенденции к росту.
Таким образом, намечалась тенденция к
эффективному программированию, которая
начала реализовываться во втором
поколении ЭВМ и получает развитие до
настоящего времени.[6, 284с.] Начинается
разработка на базе библиотек стандартных
программ интегрированных систем,
обладающих свойством переносимости,
т.е. функционирования на ЭВМ разных
марок. Наиболее часто используемые
программные средства выделяются в ППП
для решения задач определенного
класса. Совершенствуется технология
выполнения программ на ЭВМ: создаются
специальные программные средства —
системное ПО. Цель создания системного
ПО – ускорение и упрощение перехода
процессором от одной задачи к другой.
Появились первые системы пакетной
обработки, которые просто автоматизировали
запуск одной программ за другой и тем
самым увеличивали коэффициент загрузки
процессора. Системы пакетной обработки
явились прообразом современных
операционных систем, они стали первыми
системными программами, предназначенными
для управления вычислительным процессом.
В ходе реализации систем пакетной
обработки был разработан формализованный
язык управления заданиями, с помощью
которого программист сообщал системе
и оператору, какую работу он хочет
выполнить на вычислительной машине.
Совокупность нескольких заданий, как
правило, в виде колоды перфокарт, получила
название пакета заданий. Этот элемент
жив до сих пор: так называемые пакетные
(или командные) файлы MS DOS есть не что
иное, как пакеты заданий (расширение в
их имени bat является сокращением от
английского слова batch, что означает
пакет). К отечественным ЭВМ второго
поколения относятся Проминь, Минск,
Раздан, Мир.

Третье
поколение ЭВМ

В
70-х годах возникают и развиваются ЭВМ
третьего поколения. В нашей стране это
ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ. Данный этап — переход
к интегральной элементной базе и создание
многомашинных систем, поскольку
значительного увеличения быстродействия
на базе одной ЭВМ достичь уже не удавалось.
Поэтому ЭВМ этого поколения создавались
на основе принципа унификации, что
позволило комплексировать произвольные
вычислительные комплексы в различных
сферах деятельности. Расширение
функциональных возможностей ЭВМ
увеличило сферу их применения, что
вызвало рост объема обрабатываемой
информации и поставило задачу хранения
данных в специальных базах данных и их
ведения. Так появились первые системы
управления базами данных – СУБД. Изменились
формы использования ЭВМ: введение
удаленных терминалов (дисплеев) позволило
широко и эффективно внедрить режим
разделения времени и за счет этого
приблизить ЭВМ к пользователю и расширить
круг решаемых задач. Обеспечить
режим разделения времени позволил новый
вид ОС, поддерживающих мультипрограммирование.
Мультипрограммирование — это способ
организации вычислительного процесса,
при котором на одном процессоре
попеременно выполняются несколько
программ. Пока одна программа выполняет
операцию ввода-вывода, процессор не
простаивает, как это происходило при
последовательном выполнении программ
(однопрограммный режим), а выполняет
другую программу (многопрограммный
режим). При этом каждая программа
загружается в свой участок внутренней
памяти, называемый разделом.
Мультипрограммирование нацелено на
создание для каждого отдельного
пользователя иллюзии единоличного
использования вычислительной машины,
поэтому эти ОС носили интерактивный
характер, когда в процессе диалога с
ЭВМ пользователь решал свои задачи.

Четвертое
поколение ЭВМ

С
1980 года начался современный четвертый
этап, для которого характерны переход
к большим интегральным схемам, создание
серий недорогих микро-ЭВМ, разработка
суперЭВМ для высокопроизводительных
вычислений. Наиболее значительным
стало появление персональных ЭВМ, что
позволило приблизить ЭВМ к своему
конечному пользователю. Компьютеры
стали широко использоваться неспециалистами,
что потребовало разработки «дружественного»
программного обеспечения. Возникают
ОС, поддерживающие графический интерфейс,
интеллектуальные ППП, операционные
оболочки. В связи с возросшим спросом
на ПО совершенствуются технологии его
разработки – появляются развитые
системы программирования, инструментальные
среды пользователя. В середине 80-х стали
бурно развиваться сети персональных
компьютеров, работающие под управлением
сетевых или распределенных ОС. В сетевых
ОС хорошо развиты средства защиты
информации от несанкционированного
доступа. Распределенные ОС обладают
схожими с сетевыми системами функциями
работы с файлами и другими ресурсами
удаленных компьютеров, но там слабее
выражены средства защиты.

studfiles.net

определение, классификация, особенности — RUUD

Содержание статьи:

Элементной базой в ЭВМ называется их основная электронная составляющая. Эта составляющая меняется в зависимости от поколения компьютеров. Поколения элементной базы ЭВМ объясняют историю развития компьютеров на основе эволюционирующих технологий. С каждым новым поколением компьютерные схемы, их размеры становились все миниатюрнее, скорость обработки информации удваивалась, память стала больше, а удобство и надежность улучшались. Временная шкала, заданная для определения каждого поколения, важна для понимания того, что является элементной базой ЭВМ. Но она не определена до конца и считается довольно условной. Поколения элементной базы фактически основаны на эволюционирующей технологии чипов, а не на каких-либо конкретных временных рамках.

Вам будет интересно:Как отправить файл через «Яндекс. Диск»: способы и особенности

Первое поколение ЭВМ

Пять поколений компьютеров можно охарактеризовать электрическим током, протекающим:

  • в вакуумных трубках;
  • в транзисторах;
  • в интегральных схемах;
  • в микропроцессорных чипах;
  • в интеллектуальных устройствах, способных к искусственному интеллекту.

Первое поколение ЭВМ появилось в 1940-е-1950-е годы. Компьютеры первого поколения на самом деле были первыми универсальными и настоящими цифровыми компьютерами. Они появились, чтобы заменить электромеханические системы, которые были слишком медленными для назначенных задач. Первые компьютерные генераторы использовали вакуумные трубки для коммутации. Запечатанное стекло позволяло, чтобы ток протекал по беспроводной сети от нитей к металлическим пластинам.

Как работали первые компьютеры

Вам будет интересно:Оптимизация ПК: аналоги CCleaner

Элементная база компьютера, трубки, были изготовлены из герметичных стеклянных емкостей размером с лампочку. В системе не было движущихся частей. Элементной базой первого поколения были лампы, которые назывались диодами и триодами. Вход и выход осуществлялись при помощи перфокарт, магнитных барабанов, пишущих машинок и считывателей перфокарт. Интерфейс систем был выполнен с использованием плагинов и машинного языка.

Элементную базу ЭВМ первого поколения было сложно использовать. Техники соединяли электрические цепи, подключив многочисленные кабели к разъемам. Затем они использовали специальные перфокарты и ждали несколько часов, чтобы получить результат для какой-либо формы вычислений. Первые ЭВМ были настолько большими, что занимали целые комнаты. Язык ассемблера и программное обеспечение операционной системы еще отсутствовали. Системы могли решать только одну проблему за раз. Эти машины были предназначены для операций низкого уровня, и программирование выполнялось с использованием только двоичных цифр 0 и 1.

ENIAC — самый мощный из первых компьютеров

Вам будет интересно:Internet Small Computer System Interface, iSCSI — что это, особенности и настройка

Одним из самых выдающихся компьютеров в эту эпоху был ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), спроектированный и построенный инженером Джоном Мокли и Джоном Преспером Эккертом из Университета Пенсильвании. Его сборка была выполнена командой из пятидесяти человек. ENIAC был в 1000 раз быстрее, чем предыдущие электромеханические компьютеры , но гораздо более медленным при перепрограммировании.

Среди прочего, ENIAC использовался для изучения возможностей термоядерного оружия, стрельбы баллистической артиллерией и термическим зажиганием двигателя, а иногда для прогнозов погоды. Эти системы были огромны по размеру и занимали целые комнаты, используя много электроэнергии, что сделало их источником невыносимого тепла.

Универсальный автоматический компьютер

UNIVAC (универсальный автоматический компьютер) был создан все теми же инженерами — Джоном Мокли и Джоном Преспером Эккертом. Компьютер был первым в той же эпохе, который был разработан для коммерческих целей, помимо военного использования. Используя свою элементную базу, он довольно хорошо манипулировал алфавитом и цифрами и использовался Бюро переписи населения США для перечисления общего населения.

Позднее он применялся для составления отчетов по продажам компаний и даже для предсказаний результатов президентских выборов в 1952 году. В отличие от более 17 000 вакуумных труб в ENIAC, UNIVAC I использовал чуть более 5000 вакуумных ламп. Он был также вдвое меньше своего предшественника. Было продано более 46 этих ЭВМ.

Компьютеры второго поколения: 1950-1960-е годы

ЭВМ второго поколения представляли собой компьютеры, в которых вместо вакуумных ламп использовались транзисторы. Это и была элементная база второго поколения. Новые компьютеры были лучше, чем их предшественники во многом из-за сравнительно небольшого размера, скорости и более низкой стоимости. Транзисторы являются строительными блоками практически любого микрочипа, а также они более надежные, энергоэффективные и способны проводить электричество быстрее и лучше, чем вакуумные трубки.

Как и трубки, элементная база ЭВМ второго поколения, включавшая транзисторы, являлась переключателями или электронными затворами, которые используются для усиления или управления током или включения или выключения электрических сигналов. Транзисторы называются полупроводниками, поскольку они содержат элементы, которые находятся между проводниками и изоляторами.

Изобретение транзисторных полупроводников

Вам будет интересно:Чем отличается Java от Javascript? Сравнение Java и JavaScript

Транзисторные полупроводники были изобретены в Bell Laboratories в 1947 году учеными Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Браттентом, но не выпускались до середины 1950-х годов. Инженеры и создатели новой элементной базы видели будущее компьютеров второго поколения в совершенствовании процедур ввода и вывода данных.

Первоначально эти процессы были похожи на последние модели компьютеров первого поколения. Работа являлась довольно трудоемкой и утомительной, потому что включала в себя труд несколько сотрудников, которые носили перфокарты из комнаты в комнату.

Пакетная система передачи данных

Для того чтобы ускорить процесс, была создана и реализована пакетная система. Она включала сбор нескольких заданий данных на несколько перфокарт и подачу их в магнитные ленты с использованием сравнительно небольшой и недорогой системы. IBM-1401 был одним из таких компьютеров. Для него использовалась операционная система IBM-7094 и Fortran Monitor System.

Когда обработка данных была завершена, файлы переносились обратно на магнитную ленту. Используя меньшую систему, например, IBM-1401, данные можно было распечатать на несколько перфокарт в качестве вывода информации. Это были предвестники программного обеспечения операционной системы.

Характеристики компьютеров второго поколения

Затем начался процесс обновления ограничительного двоичного машинного кода до языков, которые полностью поддерживали символическое и буквенно-цифровое кодирование. Программисты теперь могли писать на ассемблерах и языках высокого уровня, таких как FORTRAN, COBOL, SNOWBALL и BASIC.

Ранние суперкомпьютеры были лишь некоторыми из машин, которые использовали транзисторы. Примерами этих систем были универсальный блок UNIVAC LARC от Sperry Rand (1960) и IBM-7030 Stretch supercomputer (1961) и мэйнфрейм CDC 6600 (1963).

Третье поколение компьютеров: 1960-1970-е годы

Элементная база третьего поколения ЭВМ — это интегральные схемы и многопрограммное программирование. Компьютеры третьего поколения использовали микросхему интегральной схемы (ИС) вместо транзисторов. Реализация этих компьютеров также соответствовала Закону Мура, в котором отмечалось, что размеры транзисторов снижались настолько быстро, что их количество на схеме удваивалось каждые 2 года.

Преимущества интегральных схем

Полупроводниковая ИС включала огромное количество транзисторов, конденсаторов и диодов. Затем они были напечатаны на отдельных частях платы. Ручное подключение конденсаторов и диодов в транзисторах было трудоемким и не полностью надежным. Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Corporation отдельно друг от друга обнаружили преимущества интегральных схем в 1958 и 1959 годах соответственно. Килби построил свою ИС на германии, в то время как Noyce — на кремниевой микросхеме.

Первой системой, использующими ИС, была IBM 360, применявшаяся для обработки как коммерческих, так и научных заданий. После размещения нескольких транзисторов на одном чипе, помимо снижения стоимости, скорость и производительность любого одного компьютера также значительно увеличились. С момента своего изобретения скорость ИС удваивалась каждые два года, что еще больше сократило размер и стоимость компьютеров.

Использование интегральных схем в современных компьютерах

Сегодня почти все электронные устройства используют некоторые формы интегральных схем, размещенных на печатных платах. В отличие от схемы ИС, взаимодействие с компьютерами улучшилось. Вместо перфокарт для ввода и вывода данных, отображение информации происходит через визуальные дисплеи, применяются клавиатуры, а также улучшенные периферийные устройства ввода.

Компьютеры теперь используют программное обеспечение операционной системы для управления оборудованием и ресурсами, что позволило системам одновременно запускать разные приложения. Это произошло из-за централизованных приложений, которые контролировали распределение памяти. Компьютеры стали доступны широкой аудитории из-за размера и справедливой стоимости.

Это поколение также открыло концепцию “компьютерного семейства”, которая побудила производителей придумать компьютерные компоненты, совместимые с другими системами. Примерами этих систем были суперкомпьютеры Scientific Systems Systems Sigma 7 (1966) и суперкомпьютеры IBM-360 (1964) и CDC 8600 (1969).

Четвертое поколение компьютеров: от 1970-х до настоящего времени

Микропроцессор, ОС и графический интерфейс — элементная база современных компьютеров. Рождение микропроцессора было в то же время рождением микрокомпьютера. Это также соответствовало закону Мура, который предсказал экспоненциальный рост транзистора и микрочипов, начиная с 1965 года. Компания Intel, ее инженеры Тед Хофф, Федерико Фаггин и Стэн Мазор в ноябре 1971 года представили первый в мире одночиповый микропроцессор Intel 4004.

То, что в первом поколении заполняло всю комнату, теперь можно было установить на ладони. Само собой, новый микрочип был таким же мощным, как компьютер ENIAC с 1946 года. Четвертое поколение и его элементарная база играет важную роль в создании различных устройств.

Процессор Intel 4004

Вскоре производители начали интегрировать эти микрочипы в свои новые компьютеры. В 1973 году был выпущен Xerox Alto из PARC. Это был настоящий персональный компьютер, в который вошли Ethernet-порт, мышь и графический интерфейс с битовым отображением, первый в своем роде. В 1974 году Intel представила 8-разрядный микропроцессор общего назначения с названием “8808”. Затем программист Гэри Арлен Килдалл приступил к созданию программного обеспечения на базе диска, известного как “Программа управления для микрокомпьютеров” (CPM). Оно стало прообразом современной элементной базы ПК.

Первый домашний персональный компьютер

Вам будет интересно:Как изменить размер значков рабочего стола Windows 10?

В 1981 году International Business Machine представила свой первый компьютер для дома, в котором работал процессор 4004. Он был известен как IBM PC. Компания сотрудничала с Биллом Гейтсом, который купил Disk Operating System из Seattle Computer Product и распространил его с нового компьютера IBM. Архитектура IBM PC стала стандартной моделью рынка.

Создание операционной системы Windows

Apple под руководством Стива Джобса изменила программную игру, когда в 1984 году выпустила компьютер Apple Macintosh с улучшенным графическим интерфейсом (графический интерфейс пользователя), используя идею интерфейса, полученную от Xerox PARC. Обе программы управления для микрокомпьютера и операционной системы диска были операционными системами на основе командной строки, когда пользователь должен взаимодействовать с компьютером с помощью клавиатуры.

После успеха графического интерфейса Apple Microsoft интегрировала оболочную версию Windows в версии DOS 1985 года. Windows использовалась в течение следующих 10 лет, пока она не была заново изобретена как Windows 95. Это было настоящее программное обеспечение для операционной системы со всеми необходимыми утилитами.

Появление Linux

В то время как программное обеспечение стало обычным делом и корпорации начали брать за него деньги, новое движение программистов запустило Linux в 1991 году. Во главе с Linux Torvalds они стали инициаторами бесплатного проекта операционной системы с открытым исходным кодом под названием Linux. Помимо Linux, другие операционные системы с открытым исходным кодом и бесплатное программное обеспечение были распространены для обслуживания офисных, сетевых и домашних компьютеров.

Распространение мобильных устройств

В 1980-х и 2000-х годах персональные компьютеры и настольные компьютеры стали обычным явлением. Они были установлены в офисах, школах и домах, их стоимость стала приемлемой, а размер — компактным. Программное обеспечение, работающее на этих компьютерах, также стали доступнее. Вскоре микропроцессоры вышли из под монополизации настольными компьютерами и перешли на другие платформы.

Сначала появился ноутбук, а затем планшеты и смартфоны, консоли, встроенные системы, смарт-карты, которые стали популярными из-за необходимости использования Интернета во время движения. Согласно недавним исследованиям, мобильные телефоны составляли 60% всех цифровых устройств по всему миру.

Пятое поколение компьютеров: настоящее и будущее

Компьютеры пятого поколения построены на технологическом прогрессе, полученном в предыдущих поколениях компьютеров. Современные инженеры надеются на улучшение взаимодействия между людьми и машиной путем использования человеческого интеллекта и больших данных, накопленных с самого начала эпохи цифровых технологий. Они исходят из теории концепции и реализации искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML).

AI — вот что является элементной базой ЭВМ поколения 5. Это реальность, которая стала возможной благодаря параллельной обработке и сверхпроводникам. Компьютерные устройства с искусственным интеллектом все еще находятся в разработке, но некоторые из этих технологий начинают появляться и использоваться, например, распознавание голоса. AI и ML могут быть неодинаковыми, но используются взаимозаменяемо, чтобы создать устройства и программы, которые достаточно интеллектуальны для взаимодействия с людьми, другими компьютерами, средой и программами.

Суть пятого поколения будет заключаться в использовании этих технологий, чтобы в конечном итоге создать машины, которые могут обрабатывать и реагировать на естественный язык, а также иметь возможность учиться и самостоятельно организовываться.

Распространение вычислительных устройств с возможностью их самообучения, реагирования и взаимодействия различными способами, основанными на приобретенном опыте и окружающей среде, также придало импульс концепции IoT (Интернет вещей). На своем пике и с правильными алгоритмами компьютеры, вероятно, будут демонстрировать высокие уровни обучения, превосходя интеллект людей. Многие проекты Искусственного интеллекта уже внедряются, а другие все еще находятся на стадии развития.

Пионерами в этой сфере являются Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla. Первые реализации начались на интеллектуальных домашних устройствах, которые предназначены для автоматизации и интеграции действий в доме, аудио и визуальных устройствах, а также автомобилей с автопилотом.

Источник

ruud.ru

Поколения ЭВМ. Их краткая характеристика. Элементная база. — КиберПедия

Ответ:

(не стоит паниковать при виде этого вопроса – запомнить нужно основные моменты, а выносить их кусками значит лишь кого-то полного понимания картины)

 

На данный момент существует четыре поколения ЭВМ.

 

Поколения ЭВМ Первое
(1949-1958)
Второе
(1959-1963)
Третье
(1964-1976)
Четвертое
(1977-н.в.)
Элементная база ЭВМ
 
Электронные лампы, реле Транзисторы,
параметроны
ИС, СБИС Сверхбольшие ИС (СБИС)
Производительность центрального процессора
 
до 3х105 о/с до 3х106 о/с до 3х107 o/c более
3х107 o/c
Тип оперативной памяти (ОП)
 
триггеры, ферритовые сердечники
(ФС)
миниатюрные ФС полупроводниковая БИС полупроводниковая
СБИС
Объем ОП
 
до 64 Кб до 512 Кб до 16 Мб более 16 Мб
Типичные модели поколения
 
EDSAC
ENIAC
UNIAC
БЭСМ
RCA-501,
IBM-7090,
БЭСМ-6
IBM/360,
PDP, VAX,
ЕС ЭВМ,
СМ ЭВМ
IBM/370,
SX-2,
IBM PC/XT/AT,
PS/2, Cray, сети
Характерное программное обеспечение Коды, автокоды, ассемблеры Языки программиро-вания, диспетчеры АСУ, АСУТП ППП,
СУБД, САПРы, ЯВУ, операцион-ные системы
БЗ, ЭС, системы параллельного программирования

 

В первом поколении (1943-1959 гг.) элементной базой ЭВМ была электронная лампа, в которой использовался эффект Эдисона.

Электронная лампа – это прибор, работа которого осуществляется за счет изменения потока электронов, двигающихся в вакууме от катода к аноду. Движение электронов происходит за счет термоэлектронной эмиссии – испускания электронов с поверхности нагретых металлов. Здесь используется свойство металлов, которые обладают большой концентрацией свободных электронов с различной энергией, а, следовательно, и скоростями движения. По мере нагревания металла энергия электронов возрастает, и некоторые из них преодолевают потенциальный барьер на границе металла.

В ЭВМ первого поколения оперативная память выполнялась на триггерах, затем на ферритовых сердечниках, быстродействие 5-30 тыс. арифметических операций в секунду.

Память на магнитных сердечниках хранила данные в виде направления намагниченности небольших ферритовых колец. Каждое кольцо сохраняло 1 бит информации, а вся память представляла собой прямоугольную матрицу.

От программиста того времени требовалось хорошее знание архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. Программирование осуществлялось в машинных кодах, позднее на ассемблере и автокоде. Поэтому программирование на ЭВМ первого поколение было уделом избранных, специально подготовленных математиков-программистов.


Первые ЭВМ использовались в основном для научных расчетов.

Машины первого поколения размещались в огромных залах (типа спортивных). Тысячи электронных ламп быстро нагревали помещение, высокая температура снижала надежность ЭВМ.

К концу жизненного цикла первого поколения появился первый язык высокого уровня – ФОРТРАН.

Применение транзисторов в вычислительной технике дало начало второму поколению (1959-1963 гг.) компьютеров. На компьютерах с транзисторами начал действовать закон «10» — улучшение за десять лет всех характеристик компьютера примерно в десять и более раз.

Переход на новую элементную базу оказался неизбежным, так как рост производительности и надежность ЭВМ первого поколения достигли своего максимума. Основные причины, приведшие к необходимости замены электронных ламп, были следующими:

1. Нить накаливания в электронных лампах со временем теряет свои эмиссионные свойства и перегорает. В среднем, срок службы лампы не превышал 10 000 часов. Таким образом, в ЭВМ, состоящей из 104 электронных ламп, в среднем, каждый час, выходила из строя одна электронная лампа.

2. ЭВМ на электронных лампах требуют мощных источников питания, при этом почти 75% энергии растрачивается на тепловых потерях. Это, в свою очередь, приводит к необходимости организации дорогостоящих и сложных систем охлаждения. Транзисторы потребляют на порядок меньше энергии и слабее греются.

3. Большие габариты электронных ламп. Самые миниатюрные радиолампы не позволяли в одном кубическом дециметре разместить более 1000 элементов, в то же время использование транзисторов позволяло на порядок увеличить плотность монтажа.

4. Радиолампы – это хрупкий элемент. Его установка требует осторожности и аккуратности, и с большим трудом поддается автоматизации. В то же время транзисторы гораздо более надежны и прочны, что позволяет легко автоматизировать процесс их производства и монтажа.


Кроме новой элементной базы и быстродействия, второе поколение характеризуется новыми архитектурными решениями и развитием технологии программирования. В ЭВМ второго поколения обеспечивается совмещение функциональных операций, они стали работать в режиме разделения времени. Реализовано совмещение центрального процессора по обработке данных и каналов ввода-вывода, а также распараллеливание операций выборки команд и данных из памяти.

Конец 50-х годов — это начало этапа автоматизации программирования. В это время появляются языки CommercialTranslator, FACT, MathMathic, и 38

программно-ориентированные языки высокого уровня (ЯВУ): Fortran (1955), Algol-60, AKU-400 и др.

В это время были разработаны первые системы пакетной обработки, которые автоматизировали всю последовательность действий оператора по организации вычислительного процесса. Ранние системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными не для обработки данных, а для управления вычислительным процессом.

В 1957 году компанией BellLabs была разработана операционная система Bell Operating System. А в 1962 году была разработана компанией GeneralElectric операционная система General Comprehensive Operating System.

Микроэлектронная технология породила третье поколение ЭВМ (1964-1974 гг.). В этом поколении элементную базу компьютеров образовали так называемые интегральные схемы. Замечательное отличие такой схемы заключается в том, что все ее элементы (транзисторы, резисторы конденсаторы) и соединения между ними создаются на небольшой пластине кристалла (обычно кремния). Технология, использующая процессы травления и напыления, позволяет создавать схемы с чрезвычайно мелкими элементами. Именно поэтому такие схемы и стали называть интегральными микросхемами.

Использование интегральных схем позволило получить ряд преимуществ:

1. Увеличилась надежность ЭВМ. Надежность интегральных схем – на порядок выше надежности аналогичных схем на дискретных 40 компонентах.

2. За счет повышения плотности упаковки электронных схем, уменьшилось время передачи сигнала по проводникам и, как следствие, увеличилось быстродействие ЭВМ.

3. Производство интегральных схем хорошо поддается автоматизации, что при серийном производстве резко уменьшает себестоимость производства и способствует популяризации и расширению области применения ЭВМ.

4. Высокая плотность упаковки электронных схем уменьшила на несколько порядков габариты, массу и потребляемую мощность ЭВМ, что позволило использовать их в недоступных до этого областях науки и техники, таких как авиация и космическая техника.

В ЭВМ третьего поколение уже четко выделяется иерархия памяти. ОЗУ делится на независимые блоки с собственными системами управления, работающие параллельно. Структура оперативной памяти делится на страницы и сегменты. Развивается и внутренняя память процессора – создаются предпосылки к вводу кэширования памяти.

Наряду с совершенствованием логических устройств и памяти, полным ходом шла модернизация устройств ввода-вывода. Быстродействие новых ЭВМ требовало более быстрой и надежной системы ввода-вывода данных, чем устройства чтения перфокарт и телетайпы. На смену им пришли клавиатуры, панели графического ввода, дисплеи со световым карандашом, плазменные панели, растровые графические системы и другие устройства.

К концу 1960-х годов уже был создан целый ряд операционных систем, реализующий множество необходимых функций по управлению ЭВМ. Всего эксплуатировалось более сотни различных ОС.

Среди наиболее развитых операционных систем были:

1. OS/360, разработанная фирмой IBM в 1964 году для управления мейнфреймами;

2. MULTICS– одна из первых операционных систем с разделением времени исполнения программ;

3. UNIX, разработанная в 1969 году и, впоследствии, разросшаяся до целого семейства операционных систем, многие из которых являются одними из самых популярных на сегодняшний день.

Использование операционных систем упростило работу с ЭВМ и способствовало популяризации электронной вычислительной техники.

На ЭВМ III поколения появились системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизирования проектных работ (САПР), совершенствуются АСУ и АСУТП. Создаются пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения. Появляются новые и совершенствуются существующие языки программирования, их количество достигло уже 3000.

Сверхбольшие интегральные схемы стали основой элементарной базы компьютеров четвертого поколения (1975-н.в.). Процессор, реализованный на одной СБИС, получил название микропроцессора.

Парк всех машин четвертого поколения можно условно разделить на пять основных классов: микро-ЭВМ, персональные компьютеры, специальные ЭВМ, ЭВМ общего назначения и супер-ЭВМ. Но из этого многообразия, лишь ПК и супер-ЭВМ определяют лицо четвертого поколения.

ЭВМ четвертого поколения можно характеризовать тремя основными показателями: элементной базой, персональным характером использования (ПК) и нетрадиционной архитектурой (супер-ЭВМ).

Элементная база способствовала миниатюризации ВТ, повышению ее надежности, позволила создавать мини- и микро-ЭВМ по своим возможностям превосходящие большие ЭВМ предыдущего поколения.

Основой для создания ПК стало создание универсального процессора на одном кристалле. Первый микропроцессор Intel 4004 был создан в 1971 году и содержал 2250 элементов, а в 1974 году был создан микропроцессор Intel 8080, содержащий уже 4500 элементов и послужил основой для создания первого ПК — Altair-8800. Этот компьютер рассылался по почте, стоил 397 долларов и имел возможности для расширения периферийными устройствами. Для Altair-8800 П. Аллен и У. Гейтс создали транслятор с языка Basic.

Начала формироваться ПК-индустрия. Лавинообразно растет программное обеспечение, направленное не только на решение производственных и научных задач, а удовлетворяющее потребности рядовых граждан, в том числе и ПО для развлечений. С каждым годом парк персональных компьютеров увеличивается, появляются все новые модели с новым интуитивно-понятным интерфейсом программного обеспечения, включая операционные системы.

ПК четвертого поколения по своим возможностям уже превосходят многие мощные ЭВМ третьего поколения. Никого уже не удивляет, что память современных ПК превышает уже сотни мегабайт, а память жесткого магнитного диска имеет размерность в гигабайтах и даже в терабайтах. Компьютер оснащен не только дисководами для гибких дисков, но и устройством для считывания информации с компакт-дисков.

 

cyberpedia.su

Элементная база компьютера

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО МГВРК

Реферат

по теме:

«Элементная база компьютера»

подготовил

учащийся гр.93491 МГВРК

Радкевич Павел Вячеславович

проверил

Каверович Василий Васильевич

Минск 2010

Содержание

1. История развития элементной базы ЭВМ

Механические ВМ

Релейные ЭВМ

Ламповые ЭВМ

Транзисторные дискретные ЭВМ

Транзисторные интегральные ЭВМ

2. Современная элементная база и перспективы развития

Источники

Вопреки сложившемуся стереотипу, история развития вычислительной техники начинается задолго до приручения человеком электричества. Ещё в XVв. Леонардо да Винчи представил чертёж машины, которая способна была складывать натуральные числа. Для этого машина использовала 13 стержней, поворот каждого из которых приводил к частичному повороту остальных. Примерно с тех же времён (XV-XVIвв.) на Руси появились счёты.

В 1642 г. Блез Паскаль, французский математик, изобрёл устройство, позволяющее складывать десятичные числа. В основе устройства были шестерни на стержнях.

В 1673 г. немецкий философ, математик, физик Готфрид Вильгейм Лейбниц создал «ступенчатый вычислитель» — счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни, при этом использовалась двоичная система счисления.

Арифмометр Лейбница

В 1822 г. английский математик Чарлз Бэббидж выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. «Разностная машина», так называлось детище Чарлза, работала на паровом двигателе и считывала данные с перфокарт.

В 1918 г. русский ученый М.А. Бонч-Бруевич и английские ученые В. Икклз и Ф. Джордан (1919) независимо друг от друга создали электронное реле, которое сыграло большую роль в развитии компьютерной техники.

1941 год. Немецкий ученый Конрад Цузе создал компьютер Z3, работающий на основе электрических реле. Всего было использовано 2600 реле. Компьютер мог обрабатывать величины с плавающей точкой. Во время 2 мировой войны компьютер и вся документация, включая фотографии, были уничтожены (Цузе к тому времени эмигрировал), остался только рисунок, сделанный самим Цузе в 1939 году. После войны Цузе создал в Германии компьютерную компанию Zuse KG, которая успешно работала многие годы. В 1961 году Цузе в своей компании воссоздал компьютер Z3, чтобы доказать свой патент на эту машину. Z3 экспонировался на нескольких выставках, а сейчас находится в музее в Мюнхене.

Z3

В 1943 год. В Великобритании был построен компьютер Colossus Mark 1 на 1500 электронных лампах для дешифровки перехваченных германских шифровок. В разработке математической модели компьютера участвовал Алан Тюринг. Компьютер был собран в декабре 1943 года, а первые реальные расшифровки были сделаны в январе 1944 г. после его установки в г. Bletchley Park.

Mark1

1945 год — Джон фон Нейман (John von Neumann), американский ученый, выдвинул идею использования внешних запоминающих устройств, для хранения программ и данных. Нейман разработал структурную принципиальную схему компьютера. Схеме Неймана соответствуют и все современные компьютеры.

1955 год — изготовлен первый в мире компьютер на полупроводниковых транзисторах и диодах без использования электронных ламп — TRADIC, данный компьютер был разработан компанией Bell Labs для американских ВВС. В компьютере было 700 транзисторов и 10000 германиевых диодов.

TRADIC

В 1968 году был создан первый компьютер на интегральных схемах.

1971 год. Именно с этого года начинается развитие микропроцессоров, и создала первый микропроцессор американская фирма Intel. Назывался он Intel4004. В этом же году появились интегральные схемы памяти.

В 1973 году появляется процессор Intel8080, который становится стандартом процессоров на долгое время. Все процессоры, созданные Intelдо 1999 года, поддерживают все функции, которыми обладал этот процессор.

Intel4004

В 1979 году в Японии началась программа по разработке компьютеров 5-го поколения. Компьютеры пятого поколения должны были для достижения сверхпроизводительности интегрировать огромное количество процессоров. Цели программы достигнуты не были, т.к. подобные компьютеры хоть и были созданы, однако по мощности они отставали даже от коммерческих компьютеров того времени.

Компьютеры для коммерческого и домашнего использования продолжают строиться на основе микропроцессоров, так как данная технология является относительно дешевой и при этом позволяет достичь значительной производительности. Суперкомпьютеры же разрабатываются на основе искусственных нейронных сетей, которые используют массовый параллелизм и способность к обучению и обобщению на основе большого количества взаимосвязанных процессоров невысокой вычислительной способности.

Одной из появившихся недавно элементных баз также является искусственный биокомпьютер — компьютер, который функционирует как живой организм или содержит биологические компоненты. Создание биокомпьютеров основываются на направлении в исследовании — молекулярные вычисления. В качестве вычислительных элементов используются белки и нуклеиновые кислоты, реагирующие друг с другом.

Суперкомпьютер СКИФ, разработанный белорусскими и российскими специалистами

Интернет:

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/ЭВМ

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Суперкомпьютер

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/История_вычислительной_техники

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Нейронная_сеть

Литература:

5. ASSEMBLER (2-е издание), В.И. Юров, Санкт-Петербург, 2007.

mirznanii.com

Поколения ЭВМ


Компьютерная грамотность предполагает наличие представления о пяти поколениях ЭВМ, которое Вы получите после ознакомления с данной статьей.

Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Содержание:
1. Первое поколение ЭВМ
2. ЭВМ второго поколения

3. Третье поколение
4. ЭВМ четвертого поколения
5. Пятое поколение

Фотографии в фотоальбоме по истечении определенного срока показывают, как изменился во времени один и тот же человек. Точно так же поколения ЭВМ представляют серию портретов вычислительной техники на разных этапах ее развития.

Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

ЭВМ первого поколения

Они были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.

Например, одна из первых ЭВМ – ENIAC представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.

Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор.

ЭВМ второго поколения

Транзисторы

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

ЭВМ третьего поколения

Это поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС).

Микросхемы

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.

Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Микропроцессор

В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике.

Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти,  получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.

ЭВМ четвертого поколения

Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2.

Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.

С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.

ЭВМ пятого поколения

Они будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ:

  • 1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.
  • 2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.
  • 3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).
  • 4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).

Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились.

Фирма IBM тоже не намерена сдавать свои позиции мирового лидера, например, Японии. Мировая гонка за создание компьютера пятого поколения началась еще в 1981 году. С тех пор еще никто не достиг финиша. Поживем – увидим.

P.S. Статья закончилась, но можно еще прочитать:

1. Аналитическая машина Бэббиджа

2. Леди Ада Лавлейс и первая компьютерная программа

3. Может ли компьютер быть умнее человека?

4. Пять возможностей сотовых телефонов, которых не хватает в наши дни

5. Виртуальная интерактивность: что такое VR, MR, AR и их отличия


Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.


Автор: Надежда


19 мая 2010

www.compgramotnost.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о