Этапы развития ЭВМ с 1950-х по наши дни

Стоимость больших машин  составляла от $500 000 до $2 300 000, малых  машин — до $300 000.

Заслуживает внимания и первая (1961 г.) супермалая полупроводниковая машина IBM 1620, размещавшаяся (без накопителя на магнитной ленте) на конторском столе (стоимость этой машины составляла около 75 000 долларов).

В начале 60-х годов  полупроводниковые машины стали  производиться и в СССР. Основные характеристики некоторых полупроводниковых  отечественных машин представлены в табл. 3.1.

В середине 60-х годов  мировое количество ЭВМ возросло по сравнению с 50-ми годами на порядок. Так в 1966 году количество установленных  машин составляло:

• в США — 27 000;
• в Западной Европе — 6000;
• в Японии — 1900.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1. Характеристики отечественных ЭВМ второго поколения
Модель  ЭВМ	Производительность, операций/с	Разряд-ность, бит	Адрес-ность	Емкость ОЗУ, килочисел	Цикл  ОЗУ, мкс
Минск 22	5 Ч 103	37	2	8	24
Минск 32	4 Ч 104	37	2	64	5
БЭСМ 4	2 Ч 104	45	3	8	10
БЭСМ 6	106	48	1	32	2
М 220	7 Ч 104	48	3	32	6
Урал 14	5 Ч 104	24	1	64	9
Урал 16	5 Ч 104	48	1	512	3

В середине 60-х и  у нас в стране, и за рубежом  внимание акцентировалось на надежности ЭВМ и их системном использовании. Поэтому в СССР было принято постановление  ЦК КПСС о разработке семейств ЭВМ  на базе крупных компьютерных предприятий  о создании строгой системы унификации схем и узлов ЭВМ. По этому же постановлению стали разрабатываться программно-совместимые и технически-совместимые системы вычислительных машин.

До этого из-за дефицита выпускаемых ЭВМ и длительного (иногда несколько лет) срока с  момента заказа и до получения  машины ЭВМ часто разрабатывались  и создавались небольшими группами специалистов на непрофильных предприятиях, что, естественно, не гарантировало  их качества. После названного постановления  у нас в стране было разработано  и выпускалось семейство ЕС ЭВМ (единая система ЭВМ). Машины этой системы  разрабатывались на крупных специализированных предприятиях не только Советского Союза, но и других стран СЭВ (Совета Экономической  Взаимопомощи): ГДР, Болгарии, Венгрии, Польши и др.

Что касается системного применения ЭВМ, то в середине 60-х  годов существенно изменилась технология их использования. По образному выражению  В. М. Глушкова, “машины раньше часто  использовались как большие арифмометры”, то есть непосредственно перед решением задачи в ЭВМ вводились программы  и данные, необходимые для этого  решения. Появились технологии создания больших баз данных в памяти ЭВМ, осуществлялась выдвинутая академиком Глушковым программа “АСУПизации”, массового создания АСУП (автоматизированных систем управления предприятиями). В связи с этим при использовании ЭВМ рекомендовалось и программы, и данные постоянно хранить в памяти машины и использовать ее по мере надобности.

Итак, основные направления  совершенствования ЭВМ второго  поколения:

1. Переход на полупроводниковую элементную базу и печатный монтаж.
2. Блочный принцип конструирования и унификация ячеек и блоков ЭВМ.
3. Облегчение программирования для ЭВМ.
4. Ориентация ЭВМ не только на вычислительную работу, но и на работу с массивами информации.
5. Повышение надежности работы машин, использование кодов с обнаружением и исправлением ошибок и встроенных схем контроля.
6. Расширение областей применения ЭВМ.

 

 

 

 

 

Компьютеры третьего поколения ЭВМ: 1970–1980-е годы.

В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integrated circuits — SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компьютерах. Логические схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.

В оперативных запоминающих устройствах использовались миниатюрные  ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной  петлей гистерезиса. В качестве внешних  запоминающих устройств широко стали  использоваться дисковые накопители. Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память. Операционная система поддерживает технологию использования виртуальной памяти.

ВНИМАНИЕ 
Начиная с момента широкого использования интегральных схем в компьютерах, технологический прогресс в вычислительных машинах можно наблюдать, используя широко известный закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной микросхеме удваивается через каждые 1,5 года.

Ввиду существенного  усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть системами.

Так, первыми ЭВМ  этого поколения стали модели систем IBM (ряд моделей IBM 360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе в содружестве  со странами Совета Экономической Взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и  др.) стали выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ. Основные характеристики некоторых  моделей ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ показаны в табл. 3.2.

В 1972 году была создана  ЭВМ нового тогда класса — класса суперкомпьютеров. Первый суперкомпьютер ILLIAC 4 имел производительность 20 mflops (миллионов сложений чисел с плавающей запятой в секунду). Начиная с 1975 года фирмой Cray Research стали выпускаться суперкомпьютеры Cray (Cray 1 имел оперативную память емкостью 8 Мбайт и производительность 160 MFLOPS).

Таблица 3.2. Характеристики некоторых моделей ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ
Модель	Производитель-ность, операций в секунду	Разряд-ность, бит	Основная  адресность	Емкость ОЗУ, Кбайт	Цикл  ОЗУ, мкс
ЕС-1020	2 Ч 104	8	2	256	2
ЕС-1030	6 Ч 104	32	2	512	1,5
ЕС-1040	4 Ч 105	64	2	1024	1
ЕС-1050	5 Ч 105	64	2	1024	1
ЕС-1025	6 Ч 105	64	2	256	1,5
ЕС-1035	1,5 Ч 105	64	2	512	1
ЕС-1045	8 Ч 105	64	2	4096	1
ЕС-1055	6 Ч 105	64	2	2048	1
ЕС-1060	1,6 Ч 106	64	2	8192	0,6
ЕС-1066	4,5 Ч 106	64	2	16 384	0,4
СМ-2	2,5 Ч 105	16	2	256	2
СМ-4	2,5 Ч 105	16	2	256	2
СМ-1300	5 Ч 105	16	2	64	1
СМ-1400	5 Ч 105	16	2	256	1
СМ-1800	5 Ч 105	8	2	64	1

В вычислительных машинах  третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению  общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными  системами, развитой системой автоматизации  программирования, эффективными системами  прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и  новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное  устройство общения оператора с  машиной — видеомонитор, или дисплей.

Большое внимание уделено  повышению надежности и достоверности  функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность  и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хемминга и циклические  коды).

Существенно более  развиты и системы телеобработки  информации на базе ЭВМ, позволяющие, в  частности, пользователям через  удаленные терминалы (абонентские  пункты) выполнять обработку своей  информации на вычислительных центрах  коллективного пользования (ВЦКП), передавая  и получая информацию по каналам  связи.

На основе машин 3-го поколения организуются и многочисленные информационно-вычислительные сети различного типа и назначения.

Акцент в использовании  машин стал смещаться от вычислительной работы к информационной. С этой целью, в частности, в систему команд были введены многие операции работы с кодированной буквенной информацией и активно стала использоваться специальная единица информации — байт. Большое развитие получили и разнообразные устройства ввода-вывода информации.

Модульная организация  вычислительных машин и модульное  построение их операционных систем создали  широкие возможности для изменения конфигурации вычислительных систем. В связи с этим возникло новое понятие “архитектура” вычислительной системы, определяющее логическую организацию этой системы с точки зрения пользователя и программиста.

 

В третьем поколении ЭВМ (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные  на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время появляется полупроводниковая  память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в  качестве оперативной. После появления  транзисторов наиболее трудоемкой операцией  при производстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для  создания электронных схем. Но в 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрел способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год, что и обеспечивает постоянное уменьшение стоимости компьютеров и повышение быстродействия.

В эти годы производство компьютеров  приобретает промышленный размах. Пробившаяся  в лидеры фирма IBM первой реализовала  семейство ЭВМ - серию полностью  совместимых друг с другом компьютеров  от самых маленьких, размером с небольшой  шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ.

Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Между тем количество элементов  и соединений между ними, умещающихся  в одной микросхеме, постоянно  росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера - что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию - ведь микропроцессор является сердцем и душой нашего с вами персонального компьютера.

Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что  мы сейчас называем Интернетом. И в  том же 1969 г. одновременно появились  операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

Компьютеры четвертого поколения ЭВМ: 1980–1990-е годы

 

К сожалению, дальше стройная картина  смены поколений нарушается. Обычно считается, что период с 1975 по 1985 гг. принадлежит компьютерам четвертого поколения. Однако есть и другое мнение - многие полагают, что достижения этого периода не настолько велики, чтобы считать его равноправным поколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетие принадлежащим "третьему-с половиной" поколению компьютеров, и только с 1985 г., по их мнению, следует отсчитывать годы жизни собственно четвертого поколения, здравствующего и по сей день.

Так или иначе, очевидно, что начиная с середины 70-х все меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, - прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.