Развитие ЭВМ

Содержание

Введение           

     1. Четыре поколения развития ЭВМ    

     1.1 Первое поколение ЭВМ     

     1.2 Второе поколение ЭВМ     

     1.3 Третье поколение ЭВМ      

     1.4 Четвертое поколение ЭВМ    

     2.Особенности ЭВМ  пятого поколения     

Заключение          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Сегодня уже  невозможно представить свою жизнь  без персонального компьютера. Обычный  системный блок, к которому мы все  так давно привыкли, стал абсолютно обыденной вещью. Мы уже не обращаем на него внимания как на чудо техники и на гений человеческого прогресса. Сегодня каждый, сколько бы ему ни было лет, может зайти домой и свободно воспользоваться стандартным пакетом услуг, которые установлены на любом компьютере. Но мало кто помнит о том громадном пути, который проделали ЭВМ для того, чтобы стать сегодняшним компьютером. Мы пользуемся сегодняшними плодами прогресса как совершенно обыденными вещами: как водой или электричеством. В памяти многих из нас не сохранились картинки тех лет, когда компьютер представлялся чем-то особенным и таинственным. Когда профессия "программист" вызывала массу непонятных восклицаний и завистливых взглядов. Мало кто помнит про перфокарты, но, что самое удивительное, люди уже начали забывать про обычные дискеты, которые до недавнего времени были незаменимы в использовании персонального компьютера. Цель и задача данной курсовой работы: проанализировать развитие электронно-вычислительных машин на всех пяти этапах, попытаться понять и представить себе, насколько сильно наука прыгнула вперед за такой короткий промежуток времени. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Четыре поколения развития ЭВМ 

Немногим более 50 лет прошло с тех пор, как  появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько  поколений вычислительных машин, а  первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой  твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем  развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительной техники. 

Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято  делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений - за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это прежде всего их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим - к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники. 
 
 
 
 

1.1 Первое поколение ЭВМ 

Созданию первого  реле предшествовало изобретение в 1824 г. англичанином Стардженом электромагнита - устройства, преобразующего входной электрический ток проволочной катушки, намотанной на железный сердечник, в магнитное поле, образующееся внутри и вне этого сердечника. Магнитное поле фиксировалось (обнаруживалось) своим воздействием на ферромагнитный материал, расположенный вблизи сердечника. Этот материал притягивался к сердечнику электромагнита.

Впоследствии  эффект преобразования энергии электрического тока в механическую энергию осмысленного перемещения внешнего ферромагнитного материала (якоря) лег в основу различных электромеханических устройств электросвязи (телеграфии и телефонии), электротехники, электроэнергетики. Одним из первых таких устройств было электромагнитное реле, изобретенное американцем Дж. Генри в 1831 г.

Следует отметить, что первое релейное устройство представляло собой не коммутационное реле.

Электрический сигнал от внешнего источника после  преобразования электромагнитом этого  реле в магнитное поле приводил в  движение якорь, который, перемещаясь, ударял по корпусу металлического колокола, вызывая звуковой сигнал. Очевидно, что электромагнит с внешним  якорем лег в основу конструкции  и первого коммутационного реле, использованного в телеграфном  аппарате, построенном в 1837 г. американским художником и изобретателем С. Бризом (Морзе), создавшим позднее к нему и код – азбуку Морзе. 

ЭВМ первого  поколения отличались невысокой  надежностью, требовали системы  охлаждения и имели значительные габариты. Процесс программирования требовал значительного искусства, хорошего знания архитектуры ЭВМ  и ее программных возможностей. Сначала  использовалось программирование в кодах ЭВМ (машинный код), затем появились автокоды и ассемблеры, в определенной мере автоматизирующие процесс программирования задач. ЭВМ первого поколения использовались для научно-технических расчетов. Процесс программирования больше напоминал искусство, которым занимался весьма узкий круг математиков, электроников и физиков. 

Отечественная ЭВМ БЭСМ явилась первой и одной  из самых быстродействующих в  континентальной Европе. Наиболее важными  экспериментальными проектами ЭВМ  данного поколения являются: Manchester Mark 1, EDSAC, EDVAC, SEAC, WhirlWind, IAS, ENIAC. 

Самыми первыми  серийными ЭВМ стали: Ferranti Mark 1, UNIVAC 1, LEO 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Второе поколение ЭВМ 

Второе поколение  характеризуется рядом прогрессивных  архитектурных решений и дальнейшим развитием технологии программирования. 

Второе поколение  начинается с ЭВМ RCA-501, появившейся  в 1959 г. в США и созданной на полупроводниковой элементной базе. Между тем, еще в 1955 г. была создана  бортовая транзисторная ЭВМ для  межконтинентальной баллистической ракеты ATLAS. Новая элементная технология позволила  резко повысить надежность вычислительной техники, снизить ее габариты и потребляемую мощность, а также значительно  повысить производительность. Это позволило создавать ЭВМ с большими логическими возможностями и производительностью, что способствовало распространению сферы применения ЭВМ на решение задач планово-экономических, управления производственными процессами и др. В рамках второго поколения все более четко проявляется дифференциация ЭВМ на малые, средние и большие, позволившая существенно расширить сферу применения ВТ, приступить к созданию автоматизированных систем управления предприятиями (АСУ), целыми отраслями (ОАСУ) и технологическими процессами (АСУТП). Однако данный прогресс обеспечивался не только собственно развитием ЭВМ, большую роль здесь играло и развитие сопутствующего оборудования (средства ввода/вывода, внешняя память и др 

В качестве устройств хранения и обработки информации на смену вакуумным лампам пришли транзисторы. Работа транзисторов была более стабильна, чем у вакуумных ламп. Транзисторы выделяли меньше тепла и потребляли меньше энергии. 

В ЭВМ ATLAS, являющейся, пожалуй, последним большим проектом второго поколения, был использован  ряд новшеств, в дальнейшем нашедших свое развитие в моделях следующего поколения: концепция виртуальной  памяти и аппаратная система прерываний (экстракодов) и др. Обе концепции  были взяты на вооружение многими  последующими разработчиками ЭВМ, а  вызовы супервизора (SVC) операционной системы OS/360 широко известной серии IBM System/360 являются прямым следствием этой концепции.  

В СССР второе поколение  начинается с ЭВМ РАЗДАН (1960 г.) Наилучшей  отечественной ЭВМ 2-го поколения  по праву считается модель БЭСМ-6, созданная в 1966г. Она имела основную и промежуточную (на магнитных барабанах) память объемами соответственно 128К и 512К. Быстродействие порядка 1 млн. операций/сек и довольно обширную периферию (магнитные ленты и диски, графопостроители, разнообразные устройства ввода/вывода). Наиболее же массовыми советскими ЭВМ второго поколения были модели МИНСК-22 и МИНСК-32,хорошо себя зарекомендовавшие в эксплуатации при решении широкого круга задач.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3 Третье поколение ЭВМ 

Третье поколение  связывается с появлением ЭВМ  с элементной базой на интегральных схемах (ИС). В январе 1959 г. Д. Килби была создана первая интегральная схема, представляющая собой тонкую германиевую пластинку длиной в 1 см. Для демонстрации возможностей интегральной технологии фирма Texas Instruments создала для ВВС США бортовой компьютер, содержащий 587 интегральных схем и объемом в 150 раз меньшим, чем у аналогичной ЭВМ старого образца. Но у интегральной схемы Килби был ряд существенных недостатков, которые были устранены с появлением в том же году планарных интегральных схем Р. Нойса. С этого момента ИС-технология начала свое триумфальное шествие, захватывая все новые разделы современной электроники и, в первую очередь, вычислительную технику. 

Первые специальные  бортовые ЭВМ по ИС-технологии проектируются  и строятся по заказам военного ведомства  США. Новая технология обеспечивала большие надежность, технологичность и быстродействие вычислительной техники при существенном уменьшении ее габаритов. На одном квадратном миллиметре интегральной схемы оказалось возможным размещать тысячи логических элементов. Однако не только ИС-технология определила появление нового поколения ЭВМ - ЭВМ третьего поколения, как правило, образуют серии моделей, программно совместимых снизу вверх и обладающих возрастающими от модели к модели возможностями. Вместе с тем, данная технология позволяла реализовывать намного более сложные логические архитектуры ЭВМ и их периферийного оборудования, что существенно расширяло функциональные и вычислительные возможности ЭВМ. 

Наиболее важным критерием различия ЭВМ второго  и третьего поколений является существенное развитие архитектуры ЭВМ, удовлетворяющей  требованиям как решаемых задач, так и работающих на них программистов.  

Первой серией, с которой принято вести отсчет третьего поколения, является широко известная серия моделей IBM Series/360 (или кратко IBM/360), серийный выпуск которой был начат в США в 1964 г; а уже к 1970 г. серия включала 11 моделей. Данная серия оказала большое влияние на дальнейшее развитие ЭВМ общего назначения во всех странах в качестве эталона и стандарта для многих проектных решений в области вычислительной техники. Среди других ЭВМ третьего поколения можно отметить такие модели как PDP-8, PDP-11, B3500 и целый ряд других. В СССР и других странах СЭВ с 1972 г. было начато производство Единой серии ЭВМ (ЕС ЭВМ), копирующей (насколько это было технологически возможно) серию IBM/360. Наряду с серией ЕС ЭВМ в странах СЭВ и СССР с 1970 г. было начато производство серии малых ЭВМ (СМ ЭВМ), совместимой с известной PDP-серией. 

Конец 60-х годов в СССР характеризуется большим разнообразием несовместимых средств вычислительной техники, серьезно уступающим по основным показателям лучшим зарубежным моделям, что потребовало выработки более разумной технической политики в данном стратегически важном вопросе. Принимая во внимание весьма серьезное отставание в этом вопросе от развитых в компьютерном отношении стран (и в первую очередь, от извечного конкурента - США) и было принято вышеуказанное решение, выглядевшее весьма заманчиво - использовать отработанную и апробированную в течение 5 лет и уже хорошо зарекомендовавшую себя IBM-серию с целью быстрого и дешевого внедрения ее в народное хозяйство, открывая широкий доступ к весьма богатому программному обеспечению, созданному к тому времени за рубежом.

1.4 Четвертое поколение ЭВМ 

Конструктивно-технологической  основой вычислительной техники  четвертого поколения становятся большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные в 70-80-х годах. С  помощью БИС на одном кристалле  можно создать устройства, содержащие тысячи и десятки тысяч транзисторов. Компактность узлов при использовании  БИС позволяет строить ЭВМ  с большим числом вычислительных устройств - процессоров (так называемые многопроцессорные вычислительные системы). При этом, БИС - технология частично использовалась уже и в проектах предыдущего поколения (IBM/360, ЕС ЭВМ ряд-2 и др.). 

Наиболее важный в концептуальном плане критерий, по которому ЭВМ четвертого поколения  можно отделить от ЭВМ третьего поколения, состоит в том, что первые проектировались  уже в расчете на эффективное  использование современных языков программирования и упрощения процесса программирования для проблемного  программиста. В аппаратном отношении  для них характерно широкое использование  ИС- технологии и быстродействующих запоминающих устройств. Наиболее известной серией ЭВМ четвертого поколения можно считать IBM/370, которая в отличие от не менее известной серии IBM/360 третьего поколения, располагает более развитой системой команд и более широким использованием микропрограммирования. В старших моделях 370-й серии был реализован аппарат виртуальной памяти, позволяющий создавать для пользователя видимость неограниченных ресурсов оперативной памяти.