Файл: История развития средств вычислительной техники.pdf

3. Производство интегральных схем отлично поддавалось автоматизации при серийном производстве, что повлияло на уменьшение себестоимости производства, способствовало расширению области применения ЭВМ и их популяризации.

4. Высокая плотность упаковки электронных схем уменьшила во много раз массу, габариты, а также потребляемую мощность ЭВМ, что позволило использовать их в таких областях, как авиация и космическая техника.

ЭВМ третьего поколения были более совершенны и использовали развитые операционные системы, обладали возможностями мультипрограммирования, то есть могли выполнять одновременного несколько программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина. К концу 1960-х годов был создан целый ряд операционных систем, реализующий множество необходимых функций по управлению ЭВМ. Всего эксплуатировалось более сотни различных операционных систем, из них наиболее развитые были: OS/360, разработанная фирмой IBM в 1964 году для управления мейнфреймами; MULTICS - одна из первых операционных систем с разделением времени исполнения программ; UNIX, разработанная в 1969 году и, впоследствии, разросшаяся до целого семейства операционных систем, многие из которых являются популярными и на сегодняшний день. Использование операционных систем значительно упрощало работу с ЭВМ, что способствовало популяризации электронной вычислительной техники.

Американской фирмой «Texas Instruments» по заказу военно-воздушных сил США, была разработана первая экспериментальная ЭВМ на интегральных схемах, разработка велась 9 месяцев и была завершена в 1961 году. ЭВМ имела всего 15 команд, была одноадресной, тактовая частота была 100 КГц, емкость запоминающего устройства - всего 30 чисел, для представления чисел использовалось 11 двоичных разрядов, потребляемая мощность составляла всего 16 Вт, вес - 585 грамм, занимаемый объем - 100 кубических сантиметров.

А уже в 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM System-360 на интегральных микросхемах. Все модели семейства имели единую систему команд, были универсальными, способными решать, как сложные логические задачи, так и быть полезными в экономических расчетах. Архитектура IBM 360 оказалась чрезвычайно удачной и во многом определила направление развития вычислительной техники;

Впоследствии было выпущено и множество других серийных машин на интегральных схемах:

PDP8 - мини-ЭВМ, разработанная фирмой Digital Equipment Corporation 22 марта 1965 года;

Наири 3 - одна из первых, самостоятельно разработанных в СССР ЭВМ третьего поколения в 1970 году в Ереванском научно-исследовательском институте математических машин. В ней применялся упрощенный машинный язык, для облегчения программирования. Также была возможность вводить некоторые задачи на математическом языке;

ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) - за основу которой была взята хорошо зарекомендовавшая себя архитектура IBM System-360. Первые машины этой серии были созданы в СССР в 1971 году. Производительность этих образцов была от 2750 операций в секунду (ЕС-1010) до 350 000 операций в секунду (ЕС-1040). А в последствии, производительность удалось увеличить до нескольких десятков миллионов операций в секунду;

ILLIAC 4 - одна из самых производительных ЭВМ третьего поколения. Была создана в 1972 году в Иллинойском университете и обладала конвейерной архитектурой, которая состояла из 64 процессоров. Предназначалась для решения системы уравнений в частных производных и обладала быстродействием, порядка 200 миллионов операций в секунду.

Список ЭВМ, построенных на малых и средних интегральных схемах большой, их дальнейшее развитие и совершенствование уже не останавливалось и с развитием технологии производства интегральных схем плотность компоновки элементов все увеличивалась. В дальнейшем стали появляться сверхбольшие интегральные схемы, и постепенно ЭВМ третьего поколения, начали вытесняться ЭВМ четвертого поколения на больших и сверхбольших интегральных схемах.

1.4.4. Четвертое поколение ЭВМ

Новым этапом развития ЭВМ обычно считается, период начался с 1975 года, который принадлежит компьютерам четвертого поколения. Их элементной базой стали большие интегральные схемы (БИС. В одном кристалле интегрировано до 100 тысяч элементов) и супербольшие интегральные схемы (СБИС. В кристалле такой схемы размещалось до 10 миллионов элементов.). Быстродействие этих машин составляло тысячи миллионов операций в секунду, а оперативная память достигла сотен и даже тысяч Мб. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов. Стало возможным использование многопроцессорных и многомашинных комплексов, соединенных в единый вычислительный узел, работающие на общую память и общее поле внешних устройств.

ЭВМ четвертого поколения пошло по двум линиям развития- это создание суперЭВМ и персональных ЭВМ. ЭВМ стали называть компьютерами начиная с этого поколения. А слово «компьютеризация» прочно закрепилось в нашем быту.

СуперЭВМ или суперкомпьютер - специализированные большие комплексы многопроцессорных вычислительных машин. Производительность таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации. Главная задача суперкомпьютеров - выполнять максимум вычислений за минимум времени. Это применяется для многочисленных областей: начиная от создания лекарств и заканчивая разработками новых продуктов и технологий. Существуют суперкомпьютеры, которые работают с одним-единственным приложением, которое задействует всю память. Такие суперкомпьютеры применяются для прогнозирования изменений погоды, климата, моделирование ядерных испытаний, управление космическими полетами, систем противоракетной обороны и для других задач, в которых необходима обработку огромного количества информации и быстрота данных вычислений.

Дальнейшее развитие на базе БИС и СБИС привело к появлению персональных ЭВМ или так называемых персональных компьютеров. Персональный компьютер создавался для работы в однопользовательском режиме. Появление персонального компьютера напрямую связано с рождением микрокомпьютера. В персональном компьютере используется микропроцессор в качестве единственного центрального процессора, выполняющего все арифметические и логические операции. Основными признаками персонального компьютера является шинная организация системы, высокая стандартизация аппаратных и программных средств, ориентация на широкий круг потребителей.

Благодаря появлению и развитию персональных компьютеров, вычислительная техника становится массовой и общедоступной. Компьютеры стали доступны по цене отдельным пользователям. Это привело к широкому производству персональных компьютеров. И несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры во всех отношениях отстают от суперкомпьютеров, но большая часть нововведений: графические пользовательские интерфейсы, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой техники. Также в это время наблюдаются такие тенденции как распределение вычислительных ресурсов и оснащение персональными компьютерами рабочих мест и объединение вычислительных ресурсов для решения задач большого объема. Это привело к бурному развитию сетевых технологий, появились специальные компьютеры для организации сетей.

1.4.5. Пятое поколение ЭВМ

История создания ЭВМ пятого поколения начинается с 1982 года, тогда в Японии был учрежден комитет по разработке компьютеров новых поколений (ICOT), который разработал план создания компьютера пятого поколения.

Комитет определил основные требования к компьютерам пятого поколения:

- создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов);

- развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта;

- создание новых технологий в производстве СБИС;

- создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.

Согласно замыслу разработчиков, к 1991 году планировалось создать принципиально новые компьютеры, элементной базой которых, должны были стать устройства, созданные не на сверхбольших интегральных схемах, а созданные на их базе устройства с компонентами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия планировалось использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры. Используя эти новшества, планировалось подойти к решению одной из основных задач - хранения и обработки знаний. Это позволило бы избежать необходимости писать программы для ЭВМ. Разработчики стремились к тому, чтобы компьютер выполнял функции по объяснению человека.

К большому сожалению, проект японских разработчиков по созданию ЭВМ пятого поколения не увенчались успехом. Разработанные устройства по производительности оказались не многим лучше массовых систем того времени. Однако, исследования, проведенные в ходе проекта и накопленный опыт по методам параллельного логического вывода и представления знаний значительно помог прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом.

В настоящее время направление науки в области искусственного интеллекта охватывает огромный перечень научных направлений, начиная с таких задач общего характера, как обучение и восприятие, и заканчивая такими специальными задачами, как доказательство математических теорем, сочинение поэтических произведений, диагностика заболеваний, распознавание речи и лиц человека. В искусственном интеллекте автоматизируются и систематизируются интеллектуальные задачи, поэтому эта область касается любых сферы интеллектуальной деятельности человека, что является поистине универсальной научной областью.

На данный момент компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, фотоизображению, осуществлять перевод с одного языка на другой и многие другие. Данные функции позволяют общаться с компьютерами абсолютно всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области. Большинство успехов в области искусственного интеллекта, используется в промышленном, научном и деловом мире. Экспертные системы, нейронные сети эффективно используются для задач классификации и каталогизации. Генетические алгоритмы служат человеку для решения задач моделирования и оптимизации путём случайного подбора, комбинирования и вариации искомых параметров с использованием механизмов, подобных естественному отбору в природе. Робототехника активно используется в промышленности, производстве, и быту. А также многоагентные системы, которые применяются для решения сложных задач по ликвидация чрезвычайных ситуаций, онлайн торговле и моделирование социальных структур.

2. Роль вычислительной техники в жизни современного человека

Персональный компьютер очень быстро вошел в нашу жизнь. Еще пару десятилетий назад, было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер. Они были большие и очень дорогие, и даже не каждая организация могла позволить себе в офисе компьютер. Теперь, практически в каждом доме есть компьютер, а иногда и несколько, которые стали неотъемлемой частью жизнь человека.

Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Область применения ЭВМ огромна и затрагивает практически все области применения, а также непрерывно расширяется.

Даже 25-30 лет назад было только несколько тысяч различных сфер применения микропроцессорной техники. Это управление производством, транспорт и связь, информационно-вычислительная техника, военная техника, бытовая техника, обучение, авиация и космос, медицина, научное исследование, коммунальное и городское хозяйство, банковский учёт, метрология, и другие области.

Компьютеры в организациях и учреждениях. Компьютеры совершили революцию в деловом мире. Сотрудники, практически любого офиса при выполнении работы, подготовки отчетов, написании писем производит обработку текстов. Офисный персонал использует персональный компьютер для вывода на экран дисплея текста, широкоформатных таблиц, графического материал. Бухгалтеры применяют компьютеры для управления финансами учреждения и отчетности в государственные органы.

Компьютеры на производстве. Компьютерная техника все больше используются при выполнении широкого круга задач на производстве. Так на крупном производстве один или несколько диспетчеров могут полностью контролировать все автоматизированное производство, и обеспечивать бесперебойную работу различных агрегатов. А не некоторых производствах, внедрены 100% автоматизированные системы, которые обходятся без участия человека в производственном процессе. Компьютеры, с помощью различных датчиков, сенсоров и камер могут контролировать различные множество различных параметров, а при отклонении за допуски, давать команды исполнительным устройствам для корректировки этих параметров.