Этапы развития ЭВМ

 СОДЕРЖАНИЕ

 

стр.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Сегодняшнюю жизнь очень трудно представить без использования информационных технологий. Практически во всех видах своей деятельности человек использует компьютер. Никого уже не удивляет вид системного блока, он стал обыденной вещью в человеческом обиходе. Уже не встретишь такого человека, который считал бы компьютер каким- то чудом техники. Практически у каждого дома стоят свои персональные компьютеры, и человек без труда использует пакты, установленные на нем. Но мало кто помнит, как эти «чудо – машины» проникли к нам в дома, и какой долгий путь они прошли, чтобы стать сегодняшним персональным компьютером. Многие люди помнят то время, когда к появлению  компьютеров относились с опаской, считали это явление чем-то загадочным. Профессия  программиста вообще казалась чем-то нереальным, загадочным. Про существование перфокарт помнят очень мало людей, и то в основном те, кому приходилось с ними работать. Остальные видели  их, скорее, в музеях.  Даже дискеты, которые до недавнего времени были просто незаменимы в использовании компьютера, отодвинулись на второй план. Компьютерная индустрия развивалась просто необыкновенно большими темпами. Удивительно то, что люди очень быстро включились в научно-технический прогресс и с легкостью приняли все новшества, которые он с собой принес.

Цель работы – рассмотреть четыре поколения развития ЭВМ.

Исходя из поставленной цели, нами были сформулированы следующие  задачи исследования:

1. проанализировать все основные этапы развития ЭВМ
2. выявить характерные черты, свойственные ЭВМ в каждом поколении.

По структуре реферат  состоит из введения, четырех разделов основной части, заключения и списка использованной литературы.

 

1. Четыре поколения ЭВМ

 

Вся история компьютера тесно переплетена с желанием человека облегчить и автоматизировать большие объемы вычислений. Любые, даже не сложные арифметические операции с использованием больших чисел достаточно затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности человечество предпринимало попытки создать устройство, которое могло бы эти вычисления выполнять. Прошло немногим более 50 лет, как на свет появилась первая электронная вычислительная машина.

История развития средств  электронной вычислительной техники  уходит вглубь веков. По скорости развития этому процессу нет аналога, так  как темпы, с которыми разрасталось количество электронных вычислительных машин (ЭВМ), просто колоссальны. С процессом появления компьютеров связано много великих имен, что вызывает неподдельный интерес к этой области. На сегодняшний день во многих странах мира созданы музеи, где хранятся образцы первых электронных вычислительных машин, выпускается много литературы, в которой отражены самые важные достижения в этой области, проводятся конференции.

За короткий промежуток времени сменилось несколько  поколений электронно-вычислительных машин. Выделяют четыре поколения. Из истории развития компьютерной техники видно, что основной чертой является быстрота смены поколений. Уже успело смениться четыре, и мы сейчас работаем на компьютерах пятого поколения. Первым определяющим признаком, при котором мы относим ЭВМ к тому или иному поколению является, прежде всего, элементная база (из каких элементов они построены). Также для определения используются такие важные характеристики, как   быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Несмотря на условность такого деления,    поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

 

2. Первое поколение ЭВМ

 

К первому поколению  ЭВМ принято относить  период с 1945 по 1954 годы. Машины этого поколения – это ЭВМ на электронных лампах (наподобие тех ламп, которые стояли в  старых телевизорах). Это было доисторическое время. Эту эпоху можно считать временем становления ЭВМ. Тогда такие машины строились как экспериментальные устройства для проверки какой-либо теоретической базы. Первые  ЭВМ впечатляли своими габаритами, вес и размер которых требовал для себя отдельных зданий.

Ввод чисел в первые ЭВМ вводился с помощью перфокарт, а программное управление последовательностью выполнения арифметических операция выполнялся с помощью штекеров и наборных полей. Такой способ программирования требовал много времени для подготовки  машины. ЭВМ первого поколения отличались невысокой надежностью, требовали системы охлаждения. Также требовалось очень много человеческих ресурсов. Известны факты, что для поддержания работы таких  огромных машин к ним приписывали солдат. Они постоянно должны были следить за работой такой машины, менять электронные лампы. Если хотя бы одна лампа перегорала, то работа машины останавливалась. После нахождения и замены лампы работа продолжалась. Работа на таких машинах была очень затратной. Процесс программирования требовал от людей хорошего знания архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. Так как процесс программирования на таких машинах больше напоминал искусство, работать с ними мог только узкий круг людей: математики, физики и электроники.

Разработчиками  Джоном Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert) была создана первая серийно выпускающаяся ЭВМ первого поколения UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Это был самый первый  цифровой компьютер общего назначения ¹.

Работа по созданию  UNIVAC велась с 1946 года. Завершение произошло в 1951 году. UNIVAC имел время сложения 120 мкс, умножения -1800 мкс и деления - 3600 мкс. Этот компьютер мог сохранять 1000 слов, 12000 цифр со временем доступа до 400 мкс максимально. Магнитная лента несла 120000 слов и 1440000 цифр. Ввод/вывод осуществлялся с магнитной ленты, перфокарт и перфоратора. Первый экземпляр UNIVAC использовался для переписи населения в США.

Программное обеспечение  компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.

К первому поколению  относятся машины: « ENIAC », «МЭСМ», «БЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20» и др. Все эти машины имели внушительные размеры, состояли из огромного числа электронных ламп и использовали очень много электроэнергии.

Помимо UNIVAC серийно выпускавшимися ЭВМ были: Ferranti Mark 1,LEO1.

 

3. Второе поколение ЭВМ

 

Второе поколение ЭВМ  является продолжением развития компьютеров  первого поколения. В этот период происходит много качественных изменений, благодаря которым можно сделать вывод, что развитие компьютерной техники перешло на новый этап. Это время характеризуется рядом прогрессивных архитектурных решений и дальнейшим развитием технологии программирования.

В качестве элементной базы использовались уже не электронные лампы, а полупроводниковые  диоды и транзисторы. Работа транзисторов была более стабильной, чего нельзя сказать про лампы. Транзисторы выделяли меньше тепла и потребляли меньше энергии. Каждый транзистор представлял собой отдельную деталь, которую нужно впаять в печатную плату. Этот процесс занимал очень много времени и  сил. Магнитные сердечники и магнитные барабаны стали использовать в качестве устройств памяти. Магнитные барабаны являются далекими предками современных жестких дисков. Технология памяти  на магнитных сердечниках состояла из маленьких магнитных колец, которые поляризовались в двух направлениях, представляя таким образом бит данных. Такая память была очень дорогой, потому что требовала ручной сборки. Компьютеры второго поколения имели до 32 Кбайт оперативной памяти, а скорость вычислений их была от 200000 до 300000 операций в секунду.

В развитии программного обеспечения  также произошел ряд изменений. Были созданы развитые микроассемблеры, которые значительно повысили уровень  общения с ЭВМ, но в своей основе это были языки низкого уровня. В конце 50-х  годов появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки программирования высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти события позволили упростить и ускорить написание программ для компьютеров.  Программирование стало приобретать черты ремесла,  оставаясь наукой. Все это позволило уменьшить габариты ЭВМ. Стоимость таких машин, естественно, снизилась настолько, что их впервые могли строить для продажи.

Ко второму поколению относятся  машины: «РАЗДАН-2», «IВМ-7090», «Минск-22,-32», «Урал- 14,-16», «БЭСМ-3,-4,-6», «М-220, -222» и др.

Несмотря на многие достижения  в развитии ЭВМ второго поколения, главным все-таки можно считать достижения в области программ. В этот период появилось то, что сегодня называют операционной системой. Расширилась сфера применения ЭВМ. Теперь уже не только ученые могли пользоваться такой техникой, но и простой народ. Некоторые крупные фирмы стали использовать ЭВМ в планировании и управлении

 

4. Третье поколение ЭВМ

 

Третье поколение ЭВМ  связано, прежде всего, с разработкой  интегральных схем - целых устройств  и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника. Первая интегральная схема была создана в январе 1959 года Д. Килби². Она представляла собой тонкую германиевую пластинку длиной в 1см. В это же время появляется полупроводниковая память, которая до сегодняшнего дня используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем резко повысило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор мог параллельно работать и управлять периферийными устройствами.  Это дало возможность ЭВМ одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). В результате реализации этого принципа появилась возможность  работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Пользователи, которые были удалены от ЭВМ, могли оперативно взаимодействовать с машиной независимо друг от друга.

Годы развития ЭВМ третьего поколения отличительны тем, что именно в это время производство компьютеров приобретает промышленный размах. В эти годы усиленно пытается заявить о себе фирма IBM. Она 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. Для ЭВМ третьего поколения традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Но, несмотря на то, что машины одной серии  могли сильно отличаться по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы.

К третьему  поколению  относятся машины: «IВМ-370», «Электроника — 100/25», «Электроника — 79», «СМ-3», «СМ-4»  и др.

Программное обеспечение  для ЭВМ третьего поколения было сильно расширено (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы и т.д.).

Слабым местом у этих машин было невысокое качество комплектующих. Чтобы как-то компенсировать это, сьали разрабатывать спецпроцессоры, позволяющие строить высокопроизводительные системы для частных задач.

Начало 60-х годов обозначилось появлением первых миникомпьютеров. Это были небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Был сделан первый шаг к появлению персональных компьютеров. Пробные образцы  были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

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. В 1971 г. Это смогла сделать  фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов.

Период развития ЭВМ  третьего поколения оказался судьбоносным периодом. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть. Это сеть является прототипом того, что сейчас мы называем интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

 

5. Четвертое поколение ЭВМ

 

Элементной базой ЭВМ  четвертого поколения является использование большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные в 70-80-х годах. При помощи 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.). Быстродействие этих машин составляло десятки млн. операций в секунду, а оперативная память достигла сотен Мб. В 1971 году фирма Intel выпустила микропроцессор, появились микро-ЭВМ и персональные ЭВМ. На самом деле в этот период не было каких-то принципиально новых изменений. 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.

Машины четвертого поколения  можно условно разделить на пять классов: микро-ЭВМ, персональные компьютеры (ПК), мини-ЭВМ, специальные ЭВМ, ЭВМ общего назначения, супер-ЭВМ.

Машины четвертого поколения  можно охарактеризовать следующими показателями: элементной базой (СБИС), персональным характером использования (ПК), нетрадиционной архитектурой (супер-ЭВМ).