Поколения эвм

Развитие электронных вычислительных машин можно условно разбить на несколько этапов (поколений ЭВМ), которые имеют свои характерные особенности.

Первый этап (ЭВМ первого поколения) — до конца 1950-х гг.

Точкой отсчета эры ЭВМ считают 1946 г., когда был создан электронный цифровой компьютер ENIAK (Electronic Numerical Integrator and Computer).

Вычислительные машины этого поколения строились на электронных лампах, потребляющих огромное количество электроэнергии и выделяющих много тепла.

Числа в ЭВМ вводились с помощью перфокарт и набора переключателей, а программа задавалась соединением гнезд на специальных наборных платах. Производительность такой гигантской ЭВМ была ниже, чем современного калькулятора. Широкому использованию этих ЭВМ, кроме дороговизны, препятствовали также низкая надежность, ограниченность их ресурсов и чрезвычайно трудоемкий процесс подготовки, ввод и отладка программ, написанных на языке машинных команд. Основными их пользователями были ученые, решавшие наиболее актуальные научно-технические задачи, связанные с развитием реактивной авиации, ракетостроения и т. д.

Основной режим использования машин первого поколения состоял в том, что математик, составивший программу, садился за пульт управления машиной и производил необходимые вычисления. Чаще всего работа за пультом была связана с отладкой своей собственной программы — наиболее длительным по времени процессом. При этом уровень математика-программиста определялся его умением быстро находить и исправлять ошибки в своих программах, хорошо ориентироваться за пультом ЭВМ.

В этот период началась интенсивная разработка средств автоматизации программирования, создание входных языков разных уровней, систем обслуживания программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность ее использования.

Второй этап (ЭВМ второго поколения) — до середины 1960-х гг.

Развитие электроники привело к изобретению в 1948 г. нового полупроводникового устройства — транзистора, который заменил лампы (создатели транзистора — сотрудники американской фирмы Bell Laboratories физики У. Шокли, У. Браттейн и Дж. Бардин за это достижение были удостоены Нобелевской премии). Появление ЭВМ, построенных на транзисторах, привело к уменьшению их габаритов, массы, энергопотребления и стоимости, а также к увеличению их надежности и производительности. Одной из первых транзисторных ЭВМ была созданная в 1955 г. бортовая ЭВМ для межконтинентальной баллистической ракеты ATLAS.

Если с технической точки зрения переход к машинам второго поколения четко очерчен переходом на полупроводники, то со структурной точки зрения ЭВМ второго поколения характеризуются расширенными возможностями по вводу-выводу, увеличенным объемом запоминающих устройств, развитыми системами программирования.

В рамках второго поколения все более четко проявляется разделение ЭВМ на малые, средние и большие, позволившие существенно расширить сферу применения ЭВМ, приступить к созданию автоматизированных систем управления (АСУ) предприятиями, целыми отраслями и технологическими процессами.

Стиль использования ЭВМ второго поколения характерен тем, что теперь математик-программист не допускался в машинный зал, а свою программу, обычно записанную на языке высокого уровня, отдавал в группу обслуживания, которая занималась дальнейшей обработкой его задачи — перфорированием и пропуском на машине.

Алгоритмические языки, трансляторы, мониторные системы (предшественник ОС)

БЭСМ-6, созданная в 1966 г.

Третий этап (ЭВМ третьего поколения) — до начала 1970-х гг.

Элементная база – интегральные схемы, размещались в пластине кремния

Это семейство машин с единой архитектурой…, программно совместимых.

Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения — семейство IBM-360, IBM-370, PDP-8, PDP-11, отечественные ЕС ЭВМ (единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (семейство малых ЭВМ) и др.

Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов. В этот период широкое распространение получило семейство мини-ЭВМ. Простота обслуживания мини-ЭВМ, их сравнительно низкая стоимость и малые габариты позволяли снабдить этими машинами небольшие коллективы исследователей, разработчиков-экспериментаторов и т. д., т. е. дать ЭВМ прямо в руки пользователей. В начале 1970-х гг. с термином мини-ЭВМ связывали уже два существенно различных типа средств вычислительной техники:

■ универсальный блок обработки данных и выдачи управляющих сигналов, серийно выпускаемых для применения в различных специализированных системах контроля и управления;

■ универсальную ЭВМ небольших габаритов, проблемно-ориентированную пользователем на решение ограниченного круга задач в рамках одной лаборатории, технического участка и т. д., т. е. задач, в решении которых оказывались заинтересованы 10—20 человек, работавших над одной проблемой. В период машин третьего поколения произошел крупный сдвиг в области применения ЭВМ. Если раньше ЭВМ использовались в основном для научно-технических расчетов, то в 1960—1970-е гг. все больше места стала занимать обработка символьной информации.

Четвертый этап (ЭВМ четвертого поколения) — по настоящее время.

Этот этап условно делят на два периода: первый — до конца 1970-х гг. и второй — с начала 1980-х гг. по настоящее время.

В первый период успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных элементов. Это позволило разработать более дешевые ЭВМ, имеющие большие объемы памяти и скорости выполнения команд: стоимость байта памяти и одной машинной операции резко снизилась. Но так как затраты на программирование почти не сокращались, то на первый план вышла задача экономии человеческих, а не машинных ресурсов.

Разрабатывались новые ОС, позволяющие программистам отлаживать свои программы прямо за дисплеем ЭВМ, что ускоряло разработку программ. Существовавшая в это время концепция первых этапов информационной технологии, согласно которой «процессор выполняет лишь ту часть работы по обработке данных, которую принципиально люди выполнить не могут, т. е. массовый счет», постепенно была заменена на новую: «все, что могут делать машины, должны делать машины; люди выполняют лишь ту часть работы, которую нельзя автоматизировать».

В 1971 г. был изготовлен первый микропроцессор — большая интегральная схема (БИС), в которой полностью размещался процессор ЭВМ простой архитектуры. Стала реальной возможность размещения в одной БИС почти всех электронных устройств несложной по архитектуре ЭВМ, т. е. возможность серийного выпуска простых ЭВМ малой стоимости., либо непосредственно на предприятии.

В 1970-х гг. стали изготовлять и микроЭВМ — универсальные вычислительные системы, состоящие из процессора, памяти, схем сопряжения с устройствами ввода-вывода и тактового генератора, размещенных в одной БИС (однокристальная ЭВМ) или в нескольких БИС, установленных на одной плате (одноплатная ЭВМ). Примерами отечественных ЭВМ этого периода являются СМ-1800, «Электроника 60М» и др.

Второй период характеризуется улучшением технологии производства БИС, что позволило изготовлять дешевые электронные схемы, содержащие миллионы элементов в кристалле, — схемы сверхбольшой степени интеграции (СБИС).

Появилась возможность создать настольный прибор с габаритами телевизора, в котором размещались микроЭВМ, клавиатура, а также схемы сопряжения с малогабаритным печатающим устройством, измерительной аппаратурой, другими ЭВМ и т. п. Благодаря ОС, обеспечивающей простоту общения с этой ЭВМ, большой библиотеки прикладных программ по различным отраслям человеческой деятельности, а также малой стоимости такой персональный компьютер становится необходимой принадлежностью любо-

го специалиста. Кроме функций помощника в решении традиционных задач расчетного характера, персональный компьютер (ПК) способен выполнять функции личного секретаря; помогать в составлении личной картотеки; создавать, хранить, редактировать и размножать тексты и т. п.

С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Для этого периода характерно широкое применение систем управления базами данных, компьютерных сетей, систем распределенной обработки данных.

Последующие поколения ЭВМ будут представлять, по-видимому, оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой — с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных процессоров, моделирующих структуру нейронных биологических систем, произойдет качественный переход от обработки данных к обработке