Навигация
Друге покоління комп'ютерів
50107
знаков
0
таблиц
18
изображений
2.2 Друге покоління комп'ютерів
Друге покоління комп'ютерів з'явилося на початку 60-х років, коли на зміну електронним лампам прийшли транзистори. Винайдені 1948 р. Транзистори, як виявилось, були спроможні виконувати всі ті функції, які до цього часу виконували електронні лампи. Але при цьому вони були значно менші за розмірами та споживали набагато менше електроенергії. До того ж транзистори дешевші, випромінюють менше тепла та більш надійні, ніж електронні лампи. І все ж таки найдивовижнішою властивістю транзистора є те, що він один здатен виконувати функції 40 електронних ламп та ще й з більшою швидкістю, ніж вони. В результаті швидкодія машин другого покоління виросла приблизно в 10 разів порівняно з машинами першого покоління, обсяг їх пам'яті також збільшився. Водночас із процесом заміни електронних ламп транзисторами вдосконалювалися методи зберігання інформації. Магнітну стрічку, що вперше було використано в ЕОМ ЮНІВАК, почали використовувати як для введення, так і для виведення інформації. А в середині 60-х років набуло поширенне зберігання інформації на дисках. (див. Додаток Б, мал. 9)
У 1964 році фірма IBM оголосила про створення шести моделей сімейства IBM 360 (System 360), що стали першими комп'ютерами третього покоління. Моделі мали єдину систему команд і відрізнялися один від одного об'ємом оперативної пам'яті і продуктивністю. При створенні моделей сімейства використовувалися ряд нових принципів, що робило машини універсальними і дозволяло з однаковою ефективністю застосовувати їх як для вирішення завдань в різних галузях науки і техніки, так і для обробки даних у сфері управління і бізнесу. IBM System/360 (S/360) — це сімейство універсальних комп'ютерів класу мейнфреймов. Подальшим розвитком IBM/360 сталі системи 370, 390, z9 і zSeries. У СРСР IBM/360 була клонована під назвою ЄС ЕОМ. Вони були програмно сумісні зі своїми американськими прообразами. Це давало можливість використовувати західне програмне забезпечення в умовах нерозвиненості вітчизняної "індустрії програмування".
До другого покоління радянських комп'ютерів відносяться напівпровідникові малі ЕВМ "Наїрі" і "Мир", середні ЕОМ для наукових розрахунків і обробки інформації із швидкістю530 тисяч операцій в секунду "Мінськ-2", "Мінськ-22", "Мінськ-32", "Урал-14", "Раздан-2", "Раздан-3", "БЕСМ-4", "М-220" і ЕОМ, що управляють, "Дніпро", "ВНІЇЕМ-3", а також надшвидкодіюча БЕСМ-6 з продуктивністю 1 млн операцій в секунду.
2.3 Третє покоління комп'ютерів
Поява інтегрованих схем започаткувала новий етап розвитку обчислювальної техніки - народження машин третього покоління. Інтегрована схема, яку також називають кристалом, являє собою мініатюрну електронну схему, витравлену на поверхні кремнієвого кристала площею приблизно 10 мм2. Перші інтегровані схеми (ІС) з'явилися 1964 року. (див. Додаток Б, мал. 10). Поява інтегрованих схем означала справжню революцію в обчислювальній техніці. Одна така схема здатна замінити тисячі транзисторів, кожний з яких у свою чергу уже замінив 40 електронних ламп. Інакше кажучи, один крихітний, але складний кристал має такі ж самі обчислювальні можливості, як і 30-тонний ЕНІАК!
Швидкодія ЕОМ третього покоління збільшилася приблизно в 100 разів порівняно з машинами другого покоління, а розміри набагато зменшилися. (див. Додаток Б, мал.11)
Комп'ютери третього покоління на інтегральних мікросхемах з'явилися в СРСР в другій половині 1960-х років. Були розроблені Єдина Система ЕОМ (ЄС ЕОМ) і Система Малих ЕОМ (СМ ЕОМ) і організовано їх серійне виробництво. Як вже указувалося вище, ця система була клоном американської системи IBM/360.
2.4 Четверте покоління комп'ютерів
Четверте покоління — ЕОМ на великих інтегрованих схемах.
Розвиток мікроелектроніки дав змогу розміщати на одному кристалі тисячі інтегрованих схем. Так, 1980 р. центральний процесор невеликої ЕОМ вдалося розташувати на кристалі площею 1,6 см2. Почалася епоха мікрокомп'ютерів. Швидкодія сучасної ЕОМ в десятки разів перевищує швидкодію ЕОМ третього покоління на інтегральних схемах, в 100 разів - швидкодію ЕОМ другого покоління на транзисторах та в 10 000 разів швидкодію ЕОМ першого покоління на електронних лампах. (див. Додаток Б, мал. 12,13)
2.5 П’яте покоління комп'ютерів
Нині створюються та розвиваються ЕОМ п'ятого покоління - ЕОМ на надвеликих інтегрованих схемах. Ці ЕОМ використовують нові рішення у архітектурі комп'ютерної системи та принципи штучного інтелекту.
У 1975 році в надрах Міністерства оборони США було прийнято рішення про початок розробки універсальної мови програмування. Міністр прочитав підготовлений секретарями історичний екскурс і без коливань схвалив і сам проект, і передбачувану назву для майбутньої мови - "ада".
Герман Холлеріт (1860-1929), син німецьких емігрантів в США, сконструював в 1884 році табулятор – електричну рахункову машину, що автоматизує процес обробки даних при проведенні перепису населення. Вперше машина Холлеріта була випробувана в 1887 році. А в 1890 році вона перемогла в конкурсі машин для обробки даних перепису населення США. У цій машині використовувалися перфокарти як носії інформації. Заснована Холлерітом в 1887 р. фірма спеціалізувалася по випуску перфораторів. Ця фірма сьогодні носить назву IBM та є найбільшим в світі виробником комп'ютерів.
Вітчизняні механічні машини. В Росії перший підсумовуючий пристрій був виготовлений у 1770 р. часовим майстром і механіком Е.Якобсоном. Сорок моделей оригінальних механізмів створив видатний російський математик і механік П.Л. Чєбишев і серед них арифмометр (1878 р.), особливістю якого було оригінальне пристосування для перенесення десятків з молодших розрядів в старші. Для свого часу це була сама довершена рахункова машина. Ідеї, закладені в цьому арифмометрі, лягли в основу багатьох сучасних обчислювальних пристроїв. У 1875 р. зручний механічний арифмометр сконструював петербурзький інженер В.Т.Однер. За короткий строк цей арифмометр завоював весь світ і на Всесвітній виставці в Парижі, влаштованій в переддень нового ХХ сторіччя, був удостоєний золотій медалі. Промисловий випуск арифмометрів в Росії почався в 1894 р. і продовжувався більше за 70 років. У 1912 р. О.М. Крилов створив механічний інтегратор для розв`язання інтегральних рівнянь. Для економічних та інженерних розрахунків в нашій країні в радянські часи використовувались арифмометри "Фелікс".
Початком ери обчислювальної техніки прийнято рахувати 1946 рік, рік створення легендарного комп'ютера ENIAC, першої повномасштабної універсальної обчислювальної машини. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) був побудований в університеті штату Пенсільванія. Творці найбільшого на той момент електронного пристрою використовували в нім понад 18 тис. електронних вакуумних трубок. Комп'ютер приголомшував уяву швидкістю обчислень: за одну секунду машина могла виконати 5000 операцій складання і 300 операцій множення, іншими словами, в 100, а то і в 1000 разів швидше за поширені у той час механічні і електромеханічні арифмометри.
Але ENIAC привертав увагу не лише що дивувала учених швидкістю обчислень, але і гнучким (хоча і обмеженим) апаратом запису обчислювальних алгоритмів - кажучи сучасною мовою, був програмованим пристроєм. (див. Додаток Б, мал. 14)
Завдяки цим своїм якостям ENIAC продемонстрував, що електронним обчислювальним пристроям під силу вирішення найважливіших завдань на зразок розробки водневої бомби; річ у тому, що дослідники Пенсільванського університету вели свої роботи ще з часів другої світової війни в рамках проекту військового відомства Project PX. Творцями ENIAC прийнято вважати Джона Маклі і Дж. Преспера Еккерта. Перший розробив архітектуру комп'ютера, другою втілив його ідею в життя.
Так, першими були американці, але це той окремий випадок, коли ми відстали від "них" зовсім на трохи. Мабуть, це і відставанням назвати не можна. Наші вчені приходять до ідеї цифрової електронної обчислювальної машини практично незалежно від західних і роблять абсолютно оригінальні розробки. Просто ідея ця дійсно носилася в повітрі. Енергетика, ядерна фізика, статистичні розрахунки, і в першу чергу військово-промисловий комплекс, постійно стикалися з необхідністю проводити складні розрахунки за мінімальний час.
Не випадково, що батьки-засновники радянської обчислювальної техніки, Сергій Олександрович Лебедев і Ісаак Семенович Брук починали свою наукову діяльність в електроенергетиці і кожен з них в процесі своєї роботи прийшов до створення якогось рахункового пристрою, що дозволяв хоч трохи полегшити утомливі розрахунки. У Брука в лабораторії Енергетичного інституту АН СРСР з 1939 року працював механічний інтегратор для вирішення диференціальних рівнянь, а Лебедев в 1945 році для аналогічних завдань створив електронну аналогову машину.
Справжня історія радянської обчислювальної техніки починається в 1948 році. У серпні цього року з'являється проект автоматичної цифрової обчислювальної машини, по суті перший в СРСР проект ЕОМ з жорстким програмним управлінням. Його авторами були Брук і його молодий колега Башир Іськандаровіч Рамєєв, в майбутньому творець легендарних радянських ЕОМ серії "Урал". Зараз проект зберігається в Політехнічному музеї, і відвідувачі можуть поглянути, як виглядав "Урал-1".
Проекту Брука - Рамєєва не призначено було втілитися в життя, але це була перша ластівка, офіційно запатентований винахід, і до лампового гіганта, що реально діє, в нашій країні залишалося зовсім небагато.
В кінці цього ж самого 1948 років Лебедев, у той час директор Інституту електротехніки АН України, починає роботу над малою електронною рахунковою машиною (МЕСМ), яка всього через два роки почала з успіхом вирішувати складні обчислювальні завдання. Продумувавши проект нової машини, Лебедев незалежно від Джона фон Неймана обґрунтовував принципи побудови ЕОМ з програмою, що зберігається в пам'яті. (див. Додаток В мал. 14)
По суті, 1948 рік поклав початок трьом основним радянським науковим школам у сфері обчислювальної техніки: школі Лебедева, що став основним ідеологом машин з високою швидкодією, школі Брука який займався розробкою малих ЕОМ, і школі Рамєєва, що управ, до кінця 60-х що очолював напрям, пов'язаний з обчислювальною технікою універсального призначення.
Проте 60 років тому, весною 1949 року, креслення найпершого радянського комп'ютера МЕСМ стали "вдягатися в залізо". Через півтора року, в січні 1951-го, урядова комісія підписала акт про прийняття цієї машини. Так з кібернетики було знято клеймо "продажної дівки імперіалізму". Запізнилися: західні конкуренти швидко йшли вперед, а "залізна завіса" прирекла радянські розробки на забуття. Принцип пристрою комп'ютера загального призначення практично не змінився з 1946 року, коли американець Джон фон Нейман (американський математик угорського походження, учасник Манхеттенського атомного проекту) опублікував статтю, в якій описав дизайн електронної машини. В історію це увійшло як "архітектура фон Неймана". Стаття ґрунтувалася на реальних комп'ютерах ENIAC і EDVAC, архітектура яких була розроблена в Університеті Пенсільванії Преспером Екертом і Джоном Мочлі в 1943–1947 роках. Одна з причин, чому "архітектура фон Неймана" не була названа іменами його розробників, полягє в тому, що проект ENIAC/EDVAC фінансувався армією США і був засекречений.
Машина фон Неймана була електронним пристроєм, що послідовно виконував прості команди, які воно прочитувало з пам'яті. Такою командою могло бути складання двох чисел, вимога переслати число з одного елементу пам'яті в іншу або вибрати, які команди виконувати далі. Власне, з тих пір мало що змінилося: все програмне забезпечення, наприклад, Windows — це просто дуже довга послідовність таких команд. Величезні шафи з радіолампами 50-х або мініатюрний процесор в стільниковому телефоні XXI століття — це за великим рахунком один і той же пристрій — машина фон Неймана, тільки сучасні версії цього пристрою в мільярди разів швидші за свого прабатька.
Окрім прискорення роботи комп'ютерні дизайнери постійно винаходили трюки, що дозволяють скласти "цеглу" так, щоб виконати декілька операцій одночасно. Спочатку винайшли так звані конвеєрні процесори, в яких обробка кожної команди ділилася на простіші операції і робота над новою командою починалася, коли стара ще не закінчилася, подібно до заводського конвеєра при збірці автомобіля. Потім винайшли "суперскалярні процесори", в яких декілька команд, наприклад складання або порівняння чисел, витягувалися з пам'яті одночасно і оброблялися паралельно. Нарешті, для завдань типу розрахунку ядерних вибухів або прогнозу погоди придумали векторні процесори, які уміли однією командою оперувати сотнями чисел. "Батьком" першого радянського комп'ютера (як вже говорилося вище) став Сергій Олексійович Лебедєв з київського Інституту електротехніки — на той час він вже був академіком АН УРСР. У 1947 році він набрав в свою лабораторію групу недавніх випускників київського політехнічного інституту і до весни 1949-го побудував "невеликий" комп'ютер розміром 60 квадратних метрів, який він назвав "Макет електронно-рахункової машини" (МЕРМ).
МЕРМ будувався в будівлі колишнього монастиря в передмісті Києва. Найбільшою проблемою був брак радіоламп — їх потрібно було близько 6000, і більшість ламп приходили бракованими. Проте в 1951 році комп'ютер почав працювати: виконував завдання за розрахунком балістики ракет. Не дивлячись на те що швидкість комп'ютера була всього 50 операцій в секунду, він став одним з наймогутніших комп'ютерів в Європі (швидше були тільки у Великобританії).
Після успіху МЕРМ Лебедєв переїхав до Москви і незабаром став директором Інституту точної механіки і обчислювальної техніки (Нині Ітмівт РАН — Інститут точної механіки і обчислювальної техніки імені С.А. Лебедєва Російської академії наук). Тут було створено декілька машин, найбільш відомою з яких стала БЕСМ-6, випущена в 1968 році. БЕСМ-6 використовувала принцип конвеєрного процесора і могла здійснювати до 1 млн. операцій в секунду. Проте в США на той час вже були машини, здатні робити 3 млн. операцій в секунду, а в 1969 році з'явився комп'ютер CDC 7600 компанії Control Data Corporation, що вже працював із швидкістю 10 млн. операцій в секунду.
І радянська, і американські машини як і раніше були величезними за розміром, кожна була купою шаф, але вже в 60-і роки стали з'являтися і міні-комп’ютери — розміром із стіл.
Лебедєв конструював і суто військові ЕОМ — для першої, ще експериментальної системи протиракетної оборони (ПРО).(див. Додаток В малюнок 15)
У 60-х роках радянські інженери створили декілька ліній комп'ютерів в Москві, Києві, Мінську, Єревані і Пензі. Всі ці машини були несумісні один з одним, і для кожної з них доводилося писати всі програми наново. Тому в 1967 році радянський уряд прийняв рішення скопіювати кращі зразки західних комп'ютерів, щоб потім запозичувати для них програмне забезпечення на Заході. Хоча експорт технологій із США в СРСР був обмежений, КДБ отримувало західні дизайни за допомогою радянських шпигунів в IBM, а також організовувало підставні компанії для покупки західних комп'ютерів через країни третього світу. В результаті утворилися два сімейства радянських комп'ютерів — "великі" ЄС ЕОМ, скопійовані з IBM/360, і "малі" СМ ЕОМ, скопійовані з міні-комп'ютерів Hewlett-Packard і Digital Equipment. (див. Додаток В, малюнок 16)
У радянських програмістів з'явилися цілком працездатні і сумісні по програмному забезпеченню один з одним машини. Правда, що відставали від своїх американських попередників на 6–8 років.
Лебедєв зміг відстояти право на власні розробки і незадовго до своєї смерті в 1974 році ініціював проект суперкомп'ютера "Ельбрус" з суперскалярною архітектурою — якраз для вирішення завдань протиракетної оборони.
На жаль, багато елементів "Ельбрусу" вже були в передових західних комп'ютерах від CDC і Burroughs, а сам комп'ютер не набув широкого поширення, хоч і використовувався, наприклад, в космічному Центрі управління польотами. Крім того, "Ельбрус" не був найшвидшим комп'ютером свого часу — його перевершував американський векторний суперкомп'ютер Cray-1, випущений в 1976 році. Радянський уряд вирішив скопіювати Cray-1 маркою "Електроніка" СС БІС.
Цей проект був невдачею епічних масштабів — комп'ютер запрацював тільки через 13 років після свого заокеанського брата. До 1991 року було випущено 4 екземпляри машини, які виявилися не потрібними абсолютно нікому.
У 1970 році японської компанії Busicom знадобився процесор для свого калькулятора, і вона замовила дизайн у молодої американської компанії Intel (див. Додаток В, малюнок 16). В результаті був створений перший в історії мікропроцесор – 4 бітовий Intel 4004. У 1974 році з'явився 8-бітовий Intel 8080, а потім ціла купа мікропроцесорів від Motorola, Texas Instruments і інших компаній. В результаті в кінці 70-х на жителів Заходу хлинула хвиля "персоналок". У відповідь на цей радянський уряд накупило в Японії устаткування, і радянські інженери із затримкою в 5 років скопіювали спочатку Intel 8080, а потім могутніший Intel 8086, на якому вже можна було будувати аналоги що набирає популярність IBM РС.
Але в середині 80-х радянська система надірвалася, скопіювати Intel 386 опинилося неможливо із-за застарілого устаткування, яке не дозволяло випускати процесори з такими ж маленькими транзисторами на кристалі мікросхеми, як у американців і японців. Одночасно в СРСР почався масовий імпорт "персоналок" із заходу і з Східної Азії. На радянських комп'ютерах був поставлений хрест – про них просто всі забули.[7]
Похожие работы
... (млин — арифметичний пристрій); блок управління послідовністю обчислень (пристрій управління); блок введення початкових даних і друку результатів (пристрої введення/виводу). III. Електромеханічний етап розвитку обчислювальної техніки є найменш тривалим і охоплює близько 60 років — від першого табулятора Г.Холлерита до першої ЕОМ “ENIAC”. В кінці XIX ст. були створені складніші механічні пристрої. ...
... вам найбільше? - То чи сподобався вам сьогоднішній урок і чим? Вже дзвінок нам дав сигнал, Для перерви час настав, Тож не буду вас тримати, Біжіть швидше відпочивати. VI. Домашнє завдання. Урок № 2 Тема. Обчислювальні прилади. Мета. Донести до дітей інформацію, як появились перші обчислювальні прилади, зокрема машина «Паскаліна», хто її створив; навчити грати гру лабіринт, а також ...
... адміністратор локальної мережі, який є у штатному розкладі і займається усіма проблемами, зв’язаними з комп’ютерами. Рисунок 1.2 – Функціональна схема автоматизованого робочого місця науково-технічної бібліотеки Метою розробки АРМ є - скорочення часу обробки оперативних даних, зменшення кількості помилок при обробці інформації. Основні функціональні вимоги до розроблюваного автоматизованого ...
... фірм, але і для окремих користувачів. Комп'ютери стали інструментом для ведення документації і власних облікових функцій. Це все зіграло як позитивну, так і негативну роль в області розвитку баз даних. Простота, що здається, і доступність персональних комп'ютерів і їх програмного забезпечення породила безліч дилетантів. Ці розробники, вважаючи себе за знавців, почали проектувати недовговічні бази ...
0 комментариев