Файл: История развития средств вычислительной техники (Этап электронно-вычислительных машин).pdf
Добавлен: 04.04.2023
Просмотров: 213
Скачиваний: 2
Реализована концепция хранимой программы. Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм, скорость у них от 10 до 20 тыс. опер./сек.
Машины этого поколения: ЭНИАК (США), МЭСМ (СССР), БЭСМ-1, м-1, м-2, м-з, "Стрела", "Минск-1", "Урал-1", "Урал-2", "Урал-3", м-20, "Сетунь", БЭСМ-2, "Раздан", IBM -701, использовали много электроэнергии и состояли из очень большого количества электронных ламп.
Например, машина "Стрела" состояла из 6400 электронных ламп и 60 тыс. штук полупроводниковых диодов. Их скорость не превышала 2-3 тысяч операций в секунду, оперативная память не превышала 2 КБ. Только у машины "М-2" (1958) оперативная память была 4 КБ, а скоростью 20 тыс. операций в секунду.
Второе поколение компьютеров
Компьютеры 2-го поколения были разработаны в 1959-1967 гг. в качестве основного элемента уже не используется электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы, а в качестве устройств памяти, используемых в магнитопроводы и магнитные барабаны – далекие предки современных жестких дисков. Компьютеры стали более надежными, увеличилась их скорость, снизилось энергопотребление, уменьшились габариты машин.
С появлением памяти на магнитных сердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Основным принципом структуры является централизация. Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках.
Кроме того, появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня-Fortran, ALGOL, COBOL. Производительность машин 2-го поколения уже достигла 100-5000 тыс. опер./сек.
Примеры машин второго поколения: БЭСМ-6, БЭСМ-4,Минск-22 – предназначены для решения научно-технических и планово-экономических задач; Минск – 32(СССР), ЭВМ М – 40, -50-для систем противоракетной обороны; Урал -11, -14, -16 – ЭВМ общего назначения, ориентированные на решение инженерных задач.
Третье поколение компьютеров
В ЭВМ третьего поколения (1968-1973) использовались интегральные схемы. Развитие в 60-х годах интегральных схем – целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами) привело к созданию ЭВМ 3-го поколения.
В то же время появляется полупроводниковая память, которая до сих пор используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Использование интегральных схем значительно расширило возможности компьютеров.
Теперь центральный процессор имеет возможность работать параллельно и управлять многочисленными периферийными устройствами. ЭВМ могли одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования).
В результате реализации принципа мультипрограммирования появилась возможность работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Удаленные от компьютера пользователи получили возможность самостоятельно взаимодействовать с машиной. [5, c. 158]
Компьютеры проектировались на основе интегральных схем малой степени интеграции (МИС – 10-100 компонентов на кристалл) и средней степени интеграции (СИС – 10-1000 компонентов на кристалл).
Возникла идея, которая была реализована, проектирования семейства компьютеров с той же архитектуре, которая базируется в основном на программном обеспечении. В конце 60-х появились мини-компьютеры. В 1971 году появился первый микропроцессор появился. Производительность компьютеров 3-го поколения составил около 1 млн. опер./сек.
В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный масштаб. Начиная с компьютеров 3-го поколения, разработка серийных компьютеров стала традиционной.
Хотя машины одной серии сильно отличались по возможностям и производительности, они были совместимы с информацией, программным и аппаратным обеспечением. Наиболее распространенным в те годы было семейство System / 360 от IBM.
Страны СЭВ выпустили Единая серия ЭВМ "ЕС ЭВМ": ЕС-1022, ЕС-1030, ЕС-1033, ЕС-1046, ЕС-1061, ЕС-1066 и др. Это поколение компьютеров также включает в себя "ИВМ-370", "электроника-100/25", "электроника-79", "см-3", "см-4" и т. д.
Программное обеспечение (операционные системы, языки программирования высокого уровня, приложения и др.)) был значительно расширен для компьютерной серии.
В 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования Cи ("C"), которые оказали огромное влияние на мир программного обеспечения и до сих пор сохраняют свои передовые позиции.
Четвертое поколение компьютеров
В компьютерах четвертого поколения (1974-1982), применение крупномасштабных интегральных схем (LSI – 1000-100000 компонентов на микросхему) и очень крупномасштабных интегральных схем (VLSI-100000-10000000 компонентов на кристалл), увеличило их быстродействие до десятков и сотен миллионов опер./сек.
Началом данного поколения считают 1975 год – компания Корпорация Amdahl выпустила шесть компьютеров AMDAHL 470 V/6, где были применены бис в качестве элементной базы.
Стали использоваться быстродействующие системы памяти на интегральных схемах емкостью несколько мегабайт. Если машина выключена, данные, содержащиеся в MOS, сохраняются путем автоматической передачи на диск. [9, c. 218]
Когда машина включена, система запускается с помощью программы самозагрузки, хранящейся в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), которая обеспечивает выгрузку операционной системы и резидентного программного обеспечения.
Разработка компьютеров 4 – го поколения шла по 2 направлениям: 1-е направление-создание суперкомпьютеров многопроцессорных машин.
Производительность таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные объемы информации. Это комплексы "ИЛЛИАС-4", "Крэй", "кибер", "Эльбрус-1", "Эльбрус-2" и др. в многопроцессорных вычислительных комплексов (МВК) "Эльбрус-2" активно использовался в СССР в областях, требующих большого объема вычислений, особенно в оборонной промышленности.
2 – е направление-дальнейшее развитие на базе бис и СБИС микрокомпьютеров и персональных компьютеров (ПК).
Первыми представителями этих машин стали компьютеры от Apple, IBM-PC (XT , AT , PS /2), отечественные "Искра", "Электроника", "Агат", "ЕС-1840", "ЕС-1841" и другие. Программное обеспечение дополняется базами данных и банками данных.
Пятое поколение компьютеров
Компьютеры пятого поколения – это компьютеры будущего. Программа для развития так называемого пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 году. предполагалось, что к 1991 году будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта.
С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки – задачи хранения и обработки знаний. Короче говоря, для компьютеров пятого поколения не нужно было бы писать программы, но достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.
Предполагается, что их элементной базой будут не СБИС, а устройства с элементами искусственного интеллекта, созданные на их основе. Достижения оптоэлектроники и биопроцессоров будут использованы для увеличения памяти и быстродействия.
Для компьютеров пятого поколения стоят совершенно иные задачи, чем при разработке всех предыдущих компьютеров. Если разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчетов, достижение большой емкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ пятого поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров – устранения барьера между человеком и компьютером.
К сожалению, японский компьютерный проект пятого поколения повторил трагическую судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Было потрачено более 50 млрд иен инвестиций, проект был прекращен, а разработанные устройства были не выше массовых систем того времени.
Однако проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт в методах представления знаний и параллельного логического вывода во многом способствовали прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом.
Персональные компьютеры фирмы IBM
В конце 1980 года в составе IBM была образована небольшая группа под названием Entry Systems Division. Первоначальный штат состоял из 12 человек (инженеров и конструкторов) под руководством Дона Эстриджа. Главным конструктором "команды" был Льюис Эггебрехт. Это подразделение получило задание - разработать первый реальный ПК фирмы ИВМ.
IBM считала, что система 5100, разработанная в 1975 году, была "умным" программируемым терминалом, а не настоящим компьютером, хотя на самом деле это был компьютер.
Эстридж и команда разработчиков быстро создали архитектуру и технические характеристики новой системы. Группа изучала рынок, который оказал огромное влияние на проект IBM PC. Разработчики посмотрели на действующие стандарты, изучили другие успешные системы и включили все эти особенности – и даже больше – в новый ПК. Фирма IBM была готова производить систему, которая идеально заполнила свою нишу на компьютерном рынке.
Как только параметры проекта были определены с помощью маркетинговых исследований, IBM смогла перейти от идеи к выпуску системы за один год.
Компания совершила этот подвиг, прибегнув к покупке максимального количества компонентов у внешних поставщиков.
Например, IBM выдала контракт на разработку языков программирования и операционной системы маленькой компании Microsoft. (Изначально IBM предлагала сотрудничество Digital Research, которая писала CP/M, однако она не была заинтересована в сделке. Компания Microsoft заинтересовалась и сейчас она стала одной из крупнейших в мире в области программного обеспечения).
В дополнение к помощи с быстрым выпуске конечного продукта, использование внешних продавцов было открытым приглашением к дальнейшей поддержке системы. Вот что случилось. Дебют IBM PC, использующего RS 005, состоялся в августе 1981 года.
В этот день новый стандарт занял свое место в компьютерной индустрии. С тех пор IBM продала более 10 миллионов ПК, и ПК вырос в целое семейство компьютеров и внешних устройств. Существует больше программных продуктов, написанных для этого семейства, чем для любой другой системы на рынке.
Понятие " открытая архитектура».
До появления IBM PC все модели микрокомпьютеров имели закрытую архитектуру. Это означало, что компьютерная техника была "вещью в себе" для конечного пользователя: любая ее модификация требовала достаточно высокой специальной квалификации в области электроники.
Совершенствование микрокомпьютера оставалось уделом профессиональных разработчиков, а пользователям приходилось довольствоваться тем, что они приобрели. С момента намотки последнего винта на корпус микрокомпьютера при его сборке система была обречена на необратимое старение.
Конечно, это не означало кризиса в производстве ПК, но спрос на них (и, соответственно, объемы производства и продаж) был очень мал, а производительность не могла сравниться даже с профессиональными мини-компьютерами. Именно поэтому изначально их чаще называли "домашними", а не "персональными".
Фирма IBM произвела в этой области настоящую революцию. Так как еще до появления ее первого ПК IBM является производителем больших вычислительных систем и мини-ЭВМ, она просто перенесла модульный принцип их построения в структуру ПК.
Именно в этом смысле его открытая архитектура позволяет (не сказать - "поощряет") замену дополнительных устройств новыми на старые. Это качество поддерживается строго соблюдаемым правилом, разработанным производителями аппаратного и программного обеспечения: все новые устройства и программы должны быть совместимы по принципу "сверху вниз", то есть последующие версии должны обслуживать все ранее существующие.
Например: пользователь приобрел ПК IBM с монохромным (monochrome) монитором и таким же видеоконтроллером (контроллер, управляющий монитором). Через 1 год на рынке появился цветной монитор. Даже неспециалист способен удалить из системы устаревшее устройство и заменить его новым. Еще через 2 года появился улучшенный цветной графический контроллер. Пользователь вновь заменяет лишь один из компонентов ПК и так далее.
Преимущества подобного подхода очевидны:
во-первых, нет необходимости заменять систему в целом, если есть возможность обновлять ее " по частям",
во-вторых, совершенствование ПК становится уделом самого пользователя, который вследствие своей близости к конкретному применению ПК лучше знать, что требуется от системы,
и в-третьих, процесс ремонта сводится к замене не отдельного элемента, а устройства в целом, которая может быть нажата гораздо быстрее.
Именно благодаря удачному дизайнерскому решению в скором времени после рождения IBM PC начался лавинообразный рост производства ПК, совместимых с оригинальной моделью.