Год, когда началась опытная эксплуатация первых опытных об-

1946 год, когда началась опытная эксплуатация первых опытных об-

разцов вычислительных машин. Известны также данные о первых из

них: общая масса - 30 тонн, число электронных ламп - 18 тыс.,

потребляемая мощность - 150 квт.(мощность достаточная для неболь-

шого завода), объем памяти - 20 10-ти разрядных чисел, время вы-

полнения операции: сложения - 0,0002 с., умножения - 0,0028 с.

Числа в ЭВМ вводились с помощью перфокарт и набора переключате-

лей, а программа задавалась соединением гнезд на специальных на-

борных платах. Производительность этой гигантской ЭВМ была ниже,

чем карманного калькулятора "Электроника МК-54".

Ламповые ЭВМ имели большие габариты и массу, потребляли мно-

го энергии и были очень дорогостоящими, что резко сужало круг

пользователей ЭВМ, а следовательно, объем производства этих ма-

шин. Основными их пользователями были ученые, решавшие наиболее

актуальные научно-технические задачи, связанные с развитием реак-

тивной авиации, ракетостроения и т. д. Увеличению количества ре-

шаемых задач препятствовали низкая надежность, ограниченность их

ресурсов и чрезвычайно трудоемкий процесс подготовки, ввод и от-

ладка программ, написанных на языке машинных команд.

Повышение быстродействия ЭВМ шло за счет увеличения ее памя-

ти и улучшения архитектуры: использование двоичных кодов для

представления чисел и команд, а также размещения их в увеличиваю-

щейся памяти ЭВМ упростили структуру процессора и повысили произ-

водительность обработки данных. Для ускорения процесса подготовки

программ стали создавать первые языки автоматизации программиро-

вания (языки символьного кодирования и автокоды). Представителями

первых ЭВМ являлись ЭНИАК (США) и МЭСМ (СССР).

 3Второй этап 0 - до 65 года. Развитие электроники привело к

- 20 -

изобретению нового полупроводникового устройства - транзистора,

который заменил лампы. Появление ЭВМ, построенных на транзисто-

рах, привело к уменьшению их габаритов, массы, энергозатрат и

стоимости, а также к увеличению их надежности и производительнос-

ти. Это сразу расширило круг пользователей и, следовательно, но-

менклатуру решаемых задач. Стали создавать алгоритмические языки

для инженерно-технических и экономических задач.

Но и на этом этапе основной задачей технологии программиро-

вания оставалось обеспечение экономии машинных ресурсов 2  0(машинно-

го времени и памяти).

Для ее решения стали создавать  3операционные системы 0 (комп-

лексы служебных программ, обеспечивающих лучшее распределение ре-

сурсов ЭВМ при использовании пользовательских задач).

Первые ОС просто автоматизировали работу оператора ЭВМ, свя-

занную с выполнением задания пользователя: ввод в ЭВМ текста

программы, вызов нужного транслятора, вызов необходимых библио-

течных программ и т.д. Теперь же вместе с программой и данными в

ЭВМ вводится еще и инструкция, где перечисляются этапы обработки

и приводится ряд сведений о программе и ее авторе. Затем в ЭВМ

стали вводить сразу по несколько заданий пользователей (пакет за-

даний), ОС стали распределять ресурсы ЭВМ между этими заданиями -

появился мультипрограммный режим обработки.

 3Третий этап  0- до 70 г. Увеличение быстродействия и надежнос-

ти полупроводниковых схем, а также уменьшения их габаритов, пот-

ребляемой мощности и стоимости удалось добиться за счет создания

технологии производства интегральных схем (ИС), состоящих из де-

сятка электронных элементов, образованных в прямоугольной пласти-

не кремния с длиной стороны не более 1см. Такая пластина (крис-

талл) размещается в небольшом пластмассовом корпусе, размер кото-

рого определяется, как правило, только числом "ножек".

 Это позволило не только повысить производительность и сни-

зить стоимость больших ЭВМ, но и создать малые, простые, дешевые

и надежные машины-мини-ЭВМ (СМ-1420 и т.д.). Мини-ЭВМ первона-

чально предназначались  3для замены аппаратно-реализованных контро-

 3леров 0 (устройств управления) в контуре управления каким-либо объ-

ектом.

Организации, покупавшие мини-ЭВМ для создания контроллеров,

довольно быстро поняли, что, обладая функциональной избыточ-

ностью, мини-ЭВМ может решать и вычислительные задачи традицион-

ные для больших ЭВМ. Простота обслуживания мини-ЭВМ, их сравни-

тельно низкая стоимость и малые габариты позволяли снабдить этими

машинами небольшие коллективы исследователей, разработчиков- экс-

периментаторов и т.д., т.е., дать прямо в руки пользователей ЭВМ.

В начале 70-х годов с термином мини-ЭВМ связывали уже два сущест-

венно различных типа средств вычислительной техники:

- универсальный блок обработки данных и выдачи управляющих

сигналов, серийно выпускаемых для применения в различных специа-

лизированных системах контроля и управления;

- небольших габаритов универсальную ЭВМ, проблемно-ориентиро-

ванную пользователем на решение ограниченного круга задач в рам-

ках одной лаборатории, тех. участка и т.д., т.е., задач, в реше-

нии которых оказывались заинтересованы 10-20 человек, работавших

над одной проблемой.

Представители этого поколения ЭВМ: СМ-1420.

 3Четвертый этап  0- до 78 г. Успехи в развитии электроники при-

вели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном

кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных эле-

ментов. Это позволило разработать более дешевые ЭВМ, имеющие

- 21 -

большую память и меньший цикл выполнения команд: стоимость байта

памяти и одной машинной операции резко снизилась. Но, так как

затраты на программирование почти не сокращались, то на первый

план вышла задача экономии человеческих, а не машинных ресурсов.

 3Разрабатывались новые ОС 0, позволяющие программистам отлажи-

вать свои программы прямо за дисплеем ЭВМ и ускоряло разработку

программ. Это полностью противоречило концепциям первых этапов

информационной технологии: "процессор выполняет лишь ту часть ра-

боты по обработке данных, которую принципиально выполнить не мо-

гут люди, т.е., массовый счет" . Стала прослеживаться другая тен-

денция: "все, что могут делать машины, должны делать машины; люди

выполняют лишь ту часть работы, которую нельзя автоматизировать".

 2В 71 году был изготовлен  _первый . микропроцессор 0 - БИС, в ко-

торой полностью размещался процессор ЭВМ простой архитектуры.

Стала реальной возможность размещения в одной БИС почти всех

электронных устройств несложной по архитектуре ЭВМ, т.е., возмож-

ность серийного выпуска простых ЭВМ малой стоимости. Появились

дешевые микрокалькуляторы и микроконтроллеры - управляющие уст-

ройства, построенные на одной или нескольких БИС, содержащих про-

цессор, память и системы связи с датчиками и исполнительными ор-

ганами в объекте управления. Программа управления объектами вво-

дилась в память ЭВМ либо при изготовлении, либо непосредственно

на предприятии.

В 70-х годах стали изготовлять и микро-ЭВМ - универсальные

ВС, состоящие из процессора, памяти, схем сопряжения с устройс-

твами В/В и тактового генератора, размещенных в одной БИС (однок-

ристальная ЭВМ) или в нескольких БИС, установленных на одной пла-

те (одноплатная ЭВМ). Повторяется картина 60-х годов, когда пер-

вые мини-ЭВМ отбирали часть работы у больших ЭВМ.

Представители этого поколения ЭВМ: СМ-1800, "Электрони-

ка 60М".

 3Пятый этап 0 - н/в. Улучшение технологии БИС позволяло изго-

товлять дешевые электронные схемы, содержащие сотни тысяч элемен-

тов в кристалле - схемы сверхбольшой степени интеграции - СБИС.

Появилась возможность создать настольный прибор с габаритами

массового телевизора, в котором размещались микро-ЭВМ, клавиату-

ра, а также схемы сопряжения с малогабаритным печатающим устройс-

твом, измерительной аппаратурой, другими ЭВМ и т.п. Благодаря ОС,

обеспечивающей простоту общения с этой ЭВМ большой библиотеки

прикладных программ по различным отраслям человеческой деятель-

ности, а также малой стоимости, такой персональный компьютер ста-

новится необходимой принадлежностью любого специалиста и даже ре-

бенка.

Кроме функций помощника в решении традиционных задач расчет-

ного характера персональный компьютер (ПК) может выполнять функ-

ции личного секретаря; помогать в составлении личной картотеки;

создавать, хранить, редактировать и размножать тексты и т.п.

ПК, как правило, состоит из следующих функциональных уст-

ройств: 16 или 32-разрядного процессора; оперативно-запоминающего

устройства - информационной емкостью 64-1024 Кбайт; системного

постоянно-запоминающего устройства емкостью 32-64 Кбайт; контрол-

лера для связи с клавиатурой и периферийных устройств через стан-

дартные параллельные и последовательные интерфейсы; а также конт-

роллеров для локальных сетей; растрового дисплея для вывода текс-

товой и графической информации; внешнего запоминающего устройс-

тва: 1 или 2 накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД) ем-

костью 400 - 1200 Кбайт, более дорогие ПК включают накопители на

жестких магнитных дисках (тина "Винчестер") емкостью 5-100 Мбайт.

- 22 -

Несмотря на эволюцию вычислительной техники в структуре

компьютера общего назначения можно выделить следующие наиболее

существенные подсистемы:  2обрабатывающую, памяти, ввода/вывода,

 2печатающего устройства и телеобработки 0.

п/с обработки ┌─────────────────────┐

│центральный процессор│

└─────────┬───────────┘

│

п/с памяти ┌─────────┴──────────┐

 │ основная память │

└─────────┬──────────┘

│

п/с ввода/вывода контроллеры

┌─────┬──────┬─────┴───┬────────────┬──────┬─────┐

│НГМД │ НЖМД │ Дисплей │ Клавиатура │ Мышь │ ....│

п/с печатающего устройства───────┴────────────┴──────┴──┬──┘

┌───┴──┐

п/с телеобработки │ модем│

└──────┘

Все эти подсистемы (п/с) различные по функциональному назна-

чению и отличаются уровнем логической организации.

 2Обрабатывающая подсистема  0(центральный процессор - ЦП) явля-

ется устройством, непосредственно осуществляющим обработку данных

и управления другими устройствами ЭВМ.

 2Подсистема памяти 0 - средства памяти, используемые для хране-

ния информации, необходимой для хранения текущего процесса обра-

ботки данных. Центральный процессор использует информацию в ос-

новной памяти также и для управления системой. Как правило, ос-

новная память является оперативной.

 2Подсистема ввода/вывода 0 обеспечивает ввод/вывод информации в

ЭВМ, осуществляя связь с центральным процессором и операционной

системой с одной стороны и печатающим устройством- с другой.

 2Подсистема печатающего  0устройства выполняет функции хране-

ния, ввода/вывода информации. В ее состав входят: внешнее запоми-

нающее устройство- НГМД, НЖМД; клавиатура, мышь и т.д. Подсистема

допускает значительные расширения как по составу, так и по коли-

честву печатающих устройств. Подсистема печатающего устройства

практически не зависит от выбранной организации и технических па-

раметров центральных устройств.

 2Подсистема телеобработки  0позволяет подключить персональный

компьютер к территориально удаленным старшим моделям ЭВМ и ис-

пользовать их в качестве "интеллектуальных" терминалов в распре-

деленных системах обработки данных.

Остановимся более подробно на архитектурном строение ПК.  2Ар-

 2хитектура ЭВМ 0  2- это 0  2 множество ресурсов, доступных пользователю.

 2Архитектура включает в себя: разрядность слова, форматы и систему

 2команд, режимы адресации ОП, состав программно-доступных регист-

 2ров, объем ОЗУ, способ адресации внешних устройств, слово-состоя-

 2ние процессора и т.д. 0 Не будем более детально рассматривать эти

понятия, а остановимся на свойствах архитектуры.

К наиболее существенным  2свойствам  0архитектуры и характерис-

тикам ЭВМ общего назначения можно отнести:  31) универсальность; 2)

 3совместимость; 3) развитое программное обеспечение; 4) агрегат-

 3ность технических средств и широкая номенклатура внешних (перифе-

 3рийных) устройств; 5) высокая технологичность; 6) соответствие

 3широко распространенным мировым стандартам.

1)  2Универсальность  0обеспечивает возможность одинаково решать

задачи различных классов практически для всех областей деятель-

- 23 -

ности. Это достигается прежде всего:

-универсальной системой команд, содержащей кроме операций

двоичной арифметики полный набор операций десятичной арифметики с

операндами (т.е. элементами данных, над которыми выполняется опе-

рация);

-универсальной логической структурой, имеющей обязательные

(стандартные) аппаратные и программные средства для всех моделей

ЭВМ, образующих единое семейство;

-сбалансированностью входящих в нее устройств по быстродейс-

твию и потокам информации между ними.

2) 2 Совместимость 0 достигается аппаратно-программными средс-

твами с целью создания единого прикладного и системного программ-

ного обеспечения для всех моделей ЭВМ общего назначения одного

семейства. За счет совместимости обеспечивается одинаковость ре-

зультатов программ и перенос программных средств между различными

моделями ЭВМ. Достижение полной совместимости (абсолютной) предс-

тавляется очень сложной задачей, поэтому в большинстве случаев

ограничиваются частичной совместимостью, а именно, совместимостью

"снизу - вверх", при которой программы, разработанные для менее

мощной ЭВМ (младшей), должны обязательно и с тем же результатом

проходить на более мощной ЭВМ (старшей). Перенос "сверху- вниз"

ограничен. Но даже в этом случае должна обеспечиваться совмести-

мость по крайней мере на 4-х уровнях аппаратно-программных

средств:  11) операционной системы и пакетов ее расширяющих; 2)

 1языковых интерфейсов; 3) системы программ; 4) пользовательских

 1средств.

3)  2Развитие программного обеспечения  0 ориентированного на

конкретные структурные и функциональные возможности аппаратуры,

позволяющие эффективно решать задачи пользователя. Для ЭВМ общего

назначения ОС стала неотъемлемой частью, представляющей собой

программное расширение аппаратных средств ЭВМ.

4)  2Агрегатный принцип построения технических средств 0, стан-

дартный интерфейс ввода-вывода, позволяющий подключать различные

по назначению периферийные устройства (ПУ) широкой номенклатуры;

в совокупности с программным обеспечением позволяют строить конк-

ретный вычислительный комплекс, наиболее подходящий для заданного

применения с учетом требований и производительности, функциональ-

ным возможностям и набору ПУ.

5) 2 Высокая технологичность 0 обеспечивает возможность крупно-

серийного производства и высокую технико-экономическую эффектив-

ность ЭВМ общего назначения.

6)  2Соответствие стандартам 0 позволяет обеспечить совмести-

мость с мировым парком ЭВМ общего назначения в части представле-

ния информации, способов сопряжения и организации обмена данными.