Файл: История развития средств вычислительной техники ( Что такое ЭВМ? ).pdf

В 1948 году корпорация IBM анонсировала компьютер SSEC, содержащий 12 тысяч радиоламп. А сотрудники Bell Telephone Джон Бодин, Вилья Шокли и Уолтер Брэттен впервые продемонстрировали своё изобретение, получившее название транзистор.

В 1949 году на первом электронно-цифровом компьютере с сохраняемой программой EDSAC была успешно выполнена первая программа. В компьютере EDSAC для согласования работы отдельных блоков использовалась синхронизация. Учитывая неэкономичность и громоздкость запоминающего устройства в машине ENIAC, еще в 1944 году конструктор машины ENIAC Дж. Эккерт предложил новый тип запоминающего устройства - память на ультразвуковых ртутных линиях задержки. Ртутные линии задержки в те годы широко применялись в радиолокации. Впервые память на ультразвуковых ртутных линиях задержки была применена в компьютере EDSAC. Для поддержания постоянной температуры запоминающее устройство помещалось в термостат. Такая память стала использоваться в первых компьютерах с хранимой в памяти программой. Это наложило отпечаток и на конструкцию и на вычислительные возможности компьютера. Запоминающее устройство состояло из 32 ртутных трубок, по 576 двоичных разрядов в каждой трубке. Частота синхроимпульсов составляла 526 кГц. Среднее время выборки одного слова равнялось 550 мксек. Слово выбиралось последовательно,начиная с младших разрядов, разряд за разрядом, поэтому не было необходимости вводить параллельную обработку всего слова.

В 1951 году Дж. Форрестер опубликовал статью о применении магнитных сердечников в качестве носителя цифровой информации.

В 1957 году компания IBM выпустила компьютер IBM 709, это была третья серия научных компьютеров IBM 700/7000. Улучшения, по сравнению с предшественниками, заключались в перекрывающемся вводе и выводе, косвенной адресации и командах преобразования, которые обеспечивали поддержку десятичной арифметики. У компьютера было 32768 памяти слов, 36-битный магнитный сердечник и он мог выполнять 42000 команд сложения или вычитания в секунду, а весил он около тонны. Также, язык FORTRAN впервые был представлен для этого компьютера.

Второе поколение вычислительных машин.

Второе поколение пришлось на 1955 - 1964 годы и отличалось от первого тем, что появилась новая элементная база: теперь вместо громоздких ламп в электронно-вычислительной машины стали применяться маленькие транзисторы, а линии задержки как элементы оперативной памяти сменила память на магнитных сердечниках. Это привело к уменьшению габаритов компьютеров, повышению надежности и производительности. В это время создаются языки высокого уровня - FORTRAN, Algol, COBOL, которые создали предпосылки для разработки переносимого программного обеспечения, не зависящего от типа электронно-вычислительной машины. Появились специализированные процессоры для устройств ввода и вывода, что освободило частично центральный процессор. Первые полупроводниковые компьютеры строились на германиевых транзисторах, потом им на смену пришли более дешевые кремниевые.

Концепция электронно-вычислительной машины 1950-х годов предполагaла наличие дорогостоящего вычислительного центра с собственным персонaлом. Содержание таких электронно-вычислительных машин могли себе позволить лишь крупные корпорации и государственные структуры (а также ряд крупных университетов). В общей сложности в 1958 году существовало только 1700 ЭВМ всех разновидностей в пользовании 1200 организаций. Однако в течение нескольких последующих лет были выпущены тысячи, а затем десятки тысяч компьютеров, и они впервые стали широко доступны для среднего бизнеса и научных работников

в 1956 году уже известный нам компьютер UNIVAC пересобрали на транзисторах

В 1957 году группа под руководством Бэкуса завершила работу над первым языком программирования высокого уровня, получившим название FORTRAN. Его создание способствовало расширению сферы применения компьютеров. Название языка является сокращением от Formula Translator. Он широко используется для научных и инженерных вычислений и по сей день

В 1958 году в СССР создаёт первую и единственную в мире машину “Сетунь”, работающую в троичной системе счисления. Она была относительно невелика для машин своего времени и занимала площадь всего 25-30 квадратных метров. Благодаря троичной системе счиления и налаженной архитектуре она могла выполнять около 4500 операций в секунду. Машинных команд было всего 27, благодаря этом программный код получался очень экономным, а программирование было настолько простым, что для «Сетуни» не пришлось разрабатывать свой ассемблер. Данные попадали в машину с перфокарт, а выводились на телетайп — при этом отрицательные числа печатались вверх ногами. На самом деле, троичная система счисления имеет свои плюсы и минусы, кто знает, как развивалась бы технология, если бы ученые решили использовать именно троичную систему счисления, а не двоичную.

В тот же год А.И. Китовым была создана самая быстродействующая в мире ламповая электронно-вычислительная машина “М-100” для использования в военных целях. Им также был создан метод параллельной обработки машинных команд арифметическим устройством. Также, рекордному быстродействию машины способствовала система двухуровневой оперативной памяти: кэш и ОЗУ.

Третье поколение вычислительных машин.

Смена поколений вновь была обусловлена обновлением элементной базы: вместо транзисторов в различных узлах электронно-вычислительных машин стали использоваться интегральные микросхемы различной степени интеграции. Микросхемы позволили разместить десятки элементов на пластине размером в несколько сантиметров. Это не только повысило производительность электронно-вычислительных машин, но и снизило их размеры и стоимость. Увеличение мощности электронно-вычислительных машин сделало возможным одновременное выполнение нескольких программ на одной электронно-вычислительной машине. Для этого нужно было научиться координировать между собой одновременно выполняемые действия, для чего были расширены функции операционной системы. Одновременно с активными разработками в области аппаратных и архитектурных решений растет удельный вес разработок в области технологий программирования. В это время активно разрабатываются теоретические основы методов программирования, компиляции, баз данных, операционных систем и т. д. Создаются пакеты прикладных программ для самых различных областей жизнедеятельности человека. Наблюдается тенденция к созданию семейств электронно-вычислительных машин, то есть машины становятся совместимы снизу вверх на программно-аппаратном уровне. Примерами таких семейств была серия IBM System 360 и наш отечественный аналог — ЕС ЭВМ.

В 1961 году появился первый мини-компьютер PDP-1. Этот мини-компьютер был размером с большой трехкамерный холодильник. В то же время появился первый полностью электронный настольный калькулятор ANITA Mark VII. Он был полностью на транзисторах и использовал дисплей на газозарядных цифровых индикаторах.

Модель IBM 7030 была первым суперкомпьютером IBM на транзисторах. Он был самым быстрым компьютером в мире с 1961 года до 1964, когда появилась CDC 6600. Он принимал следующие форматы данных:

• Числа с фиксированной запятой были переменной длины. Хранились либо в двоичном виде, либо в десятичном, либо в беззнаковом формате.
• Числа с плавающей запятой имели один бит для знака экспоненты, 10 бит для экспоненты, 1 бит для знака и 48 бит для мантисы, 4 бита для байта знака в формате знак — значение.
• Буквенно-числовые символы были переменной длины и могли использовать любое кодирование в 8 битах и меньше.
• Байты были переменной длины - от 1 до 8 битов.

В 1965 году создан мини-компьютер PDP-8, который стоит на тот момент 18 тысяч долларов, а использовался он для управления производственными процессами в телефонии; в 1967 году компания DES выпустила мини-компьютер PDP-10.

В 1966 году была создана БЭСМ-6, которая являлась самой быстрой машиной не только в СССР, но и в Европе. В ней был реализован принцип совмещения выполнения команд - до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения. Работала она с рекордной производительность для того времени - около 1 милиона операций в секунду.

А в 1968 году Роберт Нойс и Гордон Мур основали компанию Intel, которая известна и по сей день. Название происходит от Integrated Electronics.

Важная дата - в 1969 году Кен Томпосон разрабатывает операционную систему Unix - семейство переносимых многозадачных и многопользовательский операционных системы, которые характеризуются модульным дизайном, в котором каждая задача выполняется отдельной утилитой или сервисом, взаимодействие осуществляется через единую файловую систему, а для работы с утилитами и данными используется командная оболочка. Идеи, заложенные в Unix оказали огромное влияние на развитие компьютерных операционных систем, в настоящее время Unix признаны одними из самых исторически важных операционных систем.

Unix имеет ряд отличительных особенностей:

• Использование текстовых файлов для настройки и управления системой
• Широкое применение утилит, которые запускаются из командной строки
• Представление физических и виртуальных устройств в виде файлов
• Взаимодействие с пользователями посредством виртуального экрана
• Использование конвейеров из нескольких программ, где каждая из которых выполняет лишь одну задачу
• Ядро системы можно приспособить практически под любой микропроцессор
• На одном компьютере может работать сразу много пользователей, где каждый будет использовать свой собственный терминал и делить они будут только ресурсы этого компьютера.

На рубеже 60-х и 70-х годов зародилась первая глобавльная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом, одновременно с этим появился язык программирования С, оказавший огромное влияние на программный мир до сих пор сохраняющий свое передовое положение.

Четвертое поколение вычислительных машин.

Очередная смена элементной базы привела к смене поколений. В 70-е годы активно ведутся работы по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС).

Интегральные схемы можно классифицировать по количеству элементов размещенных на одном кристалле:

• ПИС – (Простые интегральные схемы) до 10 элементов
• МИС – (Малые интегральные схемы) до 100 элементов
• СИС – (Средние интегральные схемы) до 1 000 элементов
• БИС – (Большие интегральные схемы) до 10 000 элементов
• СБИС – (Сверхбольшие интегральные схемы) до 1 000 000 элементов
• УБИС – (Ультрабольшие интегральные схемы) до 1 000 000 000 элементов
• ГБИС – (Гигабольшие интегральные схемы) свыше 1 000 000 000 элементов

Элементная база на основе СБИС позволила достичь больших успехов в деле миниатюризации, повышения надежности и производительности, позволив создавать микро- и мини-ЭВМ, превосходящие по возможностям средние и большие электронно-вычислительные машины предыдущего поколения при значительно меньшей стоимости. Существенные изменения претерпела и архитектура вычислительной техники, рост сложности которой удалось добиться также благодаря элементной базе. Технология производства процессоров на базе БИС и СБИС позволила избавиться от контроля производства средств ВТ со стороны государства и крупных фирм-разработчиков, дав возможность любому, обладающему определенными знаниями и навыками, человеку довольно легко создавать в домашних условиях, что существенно приблизило ее к массовому пользователю и ускорило темпы компьютерной революции и массовой информатизации общества.

Стремительное развитие электроники позволило разместить на одном кристалле тысячи полупроводников. Такая миниатюризация привела к появлению недорогих компьютеров. Небольшие электронно-вычислительные машины могли разместиться на одном письменном столе. Именно в эти годы зародился термин «Персональный компьютер». Исчезают огромные дорогостоящие монстры. За одним таким компьютером, через терминалы, работало сразу несколько десятков пользователей. Теперь. Один человек – один компьютер. Машина стала, действительно персональной.

Процессором называется функциональный блок ЭВМ, предназначенный для логической и арифметической обработки информации на основе принципа микропрограммного управления. По аппаратной реализации процессоры можно разделить на микропроцессоры (полностью интегрирующие все функции процессора) и процессоры с малой и средней интеграцией. Конструктивно это выражается в том, что микропроцессоры реализуют все функции процессора на одном кристалле, а процессоры других типов реализуют их путем соединения большого количества микросхем.

В 1970 году компания DEC начала поставки первых 16-разрядного мини-компьютеров PDP-11/20 объединенных единой архитектурой, но отличающиеся высокой производительностью. Эта архитектура стала образцовой в классе миникомпьютеров. Продолжением этой линии можно считать суперминикомпьютеры Digital Equipment Corp VAX11/730, 750, 780 и т.д. Правда, система команд VAX заметно отличается от системы команд семейства PDP11, разрядность машинного слова 32 (в два раза больше), увеличено адресное пространство, емкость оперативного запоминающего устройства возросла до 8 Мбайт. Само название компьютера указывает на то, что используется виртуальная память, VAX - Virtual Address eXtended - память, расширенная виртуальными адресами. Адресное пространство виртуальной памяти составляло 4,3 гигабайта. Для начальной загрузки системного программного обеспечения использовался терминал (консоль). Загрузка системных программ производилась с накопителя на гибких магнитных дисках. Связь центрального процессора VAX с оперативной памятью и внешними устройствами осуществлялась через синхронное межсоединение. Физически оно представляло собой набор разъемов, в которые вставлялись модули на печатных платах. Разрядность ячеек памяти 1 байт. В состав центрального процессора VAX входило: -логическое устройство, управлявшее извлечением команд из памяти и их выполнением; -арифметико-логическое устройство; -шестнадцать доступных программисту 32 разрядных регистра. В эти годы появилось и новое поколение терминальных устройств с клавиатурой для ввода информации и дисплеем.

В 1975 году появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800, на основе микропроцессора Intel-8080. Этот компьютер имел оперативную память всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали.

В конце 1975 года Билл Гейтс и Пол Аллен создали для компьютера Альтаир интерпретатор языка Basic, который позволил пользователям легко общаться с компьютером и просто писать для него программы.