Основные цели использования ЭВМ в различных поколениях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Филиал ГОУ ОмГПУ в г. Таре

Математический факультет

Кафедра ИКТО

Основные цели использования ЭВМ в различных поколениях

Выполнил: студент 1 курса

математического факультета

профиль «Информатика»

Иванов Р.

Проверила: доцент,

к.п.н. Федосеева А.П.

Тара-2011

Содержание

Введение

1. Элементная база ЭВМ различных поколений

2. Использование ЭВМ в различных поколениях

Заключение

Литература

эвм транзистор промышленный

Введение

За относительно небольшой период своего развития ЭВМ прошли путь нескольких поколений.

Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели ЭВМ, разработанные различными конструкторскими коллективами, но построенные на одних и тех же научных и технических принципах. Каждое следующее поколение отличалось новыми электронными элементами, технология изготовления которых была принципиально другой. Временные рамки этих поколений несколько размыты, так как каждое следующее поколение зарождалось внутри предыдущего [2].

Каждое поколение ЭВМ характеризуется определенной совокупностью логической организации (архитектуры) и используемой конструктивно-технологической (главным образом элементной) базы [3].

Вместе со сменой поколений ЭВМ менялся и характер их использования. Если первоначально они создавались и использовались в основном для решения вычислительных задач, то в дальнейшем сфера их применения значительно расширилась, включая в себя задачи статистической обработки информации, планово-экономические, научно-технические, а также автоматизации управления производственно-технологическими процессами [2].

1. Элементная база ЭВМ различных поколений

Основным элементом ЭВМ первого поколения была электронная лампа. Промышленный выпуск и эксплуатация таких ЭВМ начались в 50-х годах. К первому поколению относятся отечественные ЭВМ БЭСМ-1, БЭСМ-2, «Урал-1», «Урал-2», «Стрела», М-2, М-3, «Минск-1», М-20 и другие, ориентированные в основном на решение научно-технических задач.

Машины первого поколения были весьма громоздки, потребляли большое количество энергии и имели невысокую надежность. Их производительность не превышала 10--20 тыс. оп/с, а емкость основной памяти -- 4 К машинных слов (где К = 210 = 1024). В ЭВМ первого поколения, по существу, не было системы программного обеспечения. Программирование было детализировано до уровня машинных команд и выполнялось пользователями на машинном языке данной ЭВМ. Пользователь также осуществлял ввод и отладку программ, обеспечивал управление вычислительным процессом при возникновении непредвиденных или недопустимых ситуаций [4].

В конце 50-х годов появились отечественные ЭВМ второго поколения. Их элементной базой стали полупроводниковые приборы -- транзисторы, что позволило существенно повысить производительность и надежность ЭВМ при одновременном уменьшении ее габаритных размеров, массы и потребляемой мощности.

В ЭВМ второго поколения широко использовался печатный монтаж, при котором необходимые электрические соединения между элементами создавались вытравливанием фольги, нанесенной на изоляционный материал.

В СССР были созданы различные по назначению и возможностям полупроводниковые ЭВМ второго поколения, в том числе БЭСМ-4, «Урал-14», «Урал-16», Минск-22», «Минск-32», М-220, М-222, «Мир», «Раздан», «Наири» и многие другие. Производительность этих ЭВМ не превышала 50--100 тыс. оп/с, а емкость основной памяти -- 32 К машинных слов. Среди машин второго поколения особо выделяется БЭСМ-6 с производительностью около 1 млн. оп/с и емкостью основной памяти до 128 К машинных слов.

В машинах второго поколения получило также развитие программное обеспечение, в частности зародилось так называемое системное программирование, позволившее установить определенное взаимодействие между разрозненными наборами различных программ в процессе их выполнения. Комплексы таких системных программ были первоначально названы операционными системами [5].

Последующее интенсивное развитие радиоэлектроники привело в 60-х годах к созданию интегральных схем (ИС), а на их основе -- к разработке ЭВМ третьего поколения. Интегральная схема является функционально законченным блоком, эквивалентным по своим логическим возможностям достаточно сложной транзисторной схеме. Она представляет собой пластину полупроводникового материала (обычно кремния), в поверхностном слое которой методами микроэлектронной технологии формируются области, выполняющие функции транзисторов, диодов, резисторов и других компонентов схемы.

ЭВМ третьего поколения характеризуются значительным увеличением производительности и емкости памяти, существенным повышением надежности и вместе с тем уменьшением потребляемой мощности, массы и занимаемой площади. Конструктивно машины третьего поколения состоят из типовых элементов и узлов, обеспечивающих высокую плотность компоновки, необходимую помехозащищенность, а, также устойчивость к механическим и климатическим воздействиям [4]

Значительное внимание в машинах третьего поколения было уделено совершенствованию средств программного обеспечения с точки зрения наиболее эффективного использования технических возможностей ЭВМ, максимальной автоматизации вычислительного процесса, уменьшения трудоемкости подготовки и отладки программ пользователей. В результате этого, начиная с ЭВМ третьего поколения разрозненные средства программного обеспечения, превратились в целостную систему.

В ЭВМ третьего поколения были достигнуты производительность в несколько миллионов операций в секунду, емкость основной памяти -- в несколько сотен Кбайт.

Начиная с ЭВМ третьего поколения в широких масштабах начала проводиться работа по стандартизации технических и программных средств. В это же время создаются семейства (ряды) ЭВМ, представляющие собой единую систему. Для этой цели в 1969 г. Советским Союзом было заключено соглашение о сотрудничестве с рядом европейских стран в области вычислительной техники, которое обеспечило разработку и производство Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) и системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ).

ЭВМ четвертого поколения стали развиваться в 70-е годы. Конструктивно-технологической основой таких ЭВМ стали большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС). Высокая степень интеграции способствовала дальнейшему увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, увели­чению быстродействия и снижению стоимости. Производительность ЭВМ четвертого поколения достигла десятков и сотен миллионов операций в секунду, а объем основной памяти -- десятков мегабайт. ЭВМ третьего и четвертого поколений представлены в основном вычислительными машинами серии ЕС ЭВМ.

Для ЕС ЭВМ характерен высокий уровень стандартизации и унификации, который обеспечивался типовой элементной базой, основанной на использовании интегральной микроэлектроники, единой базовой структурой всех моделей ЭВМ, стандартным набором команд и форматов представления данных, единой номенклатурой периферийных устройств, подключаемых через стандартную систему сопряжения (интерфейс ввода-вывода), единством принципов конструирования, производства и эксплуатации [4].

Современные вычислительные машины и персональные компьютеры можно отнести к пятому поколению ЭВМ. Развитие элементной базы ЭВМ пятого поколения происходит на наших глазах - каждые 3-5 лет в несколько раз возрастает степень интеграции электронных схем, улучшается технология их производства, что ведет к снижению стоимости компонентов компьютера. Сетевые технологии позволяют связывать компьютеры в локальные и глобальные сети, которые, взаимодействуя и объединяясь, образуют глобальную Сеть - Интернет. ЭВМ пятого поколения используют многозадачные операционные системы с дружественным графическим интерфейсом, а большое количество прикладных программ делает их незаменимыми при решении практически любых задач. Типичный объем оперативной памяти современных персональных компьютеров - сотни мегабайт, дисковой памяти - десятки или сотни гигабайт, тактовая частота - единицы гигагерц [5].

2. Использование ЭВМ в различных поколениях

Первые ЭВМ, изготовленные с использованием электронных ламп, были созданы исключительно для выполнения объемных научно-технических расчетов.

Первые отечественные ламповые вычислительные машины МЭСМ и БЭСМ были созданы под руководством академика С.А. Лебедева. МЭСМ (малая электронная счетная машина), созданная в 1951 г., сыграла важную роль в подготовке первых в стране программистов, инженеров и конструкторов ЭВМ, интенсифицировала разработку электронных элементов специально для применения в ЭВМ. БЭСМ (большая электронная счетная машина), являясь в то время самой быстродействующей ЭВМ в мире (8000 опер/с), открыла серию машин, получивших широкое распространение в СССР. В первой половине 50-х гг. в России появились ЭВМ серий «Стрела» и «Урал», а в 60-х гг.-- «Проминь», «Мир», «Минск», «Раздан». Эти машины могли справиться с широким кругом математических и логических задач, встречающихся при решении научных и сложных инженерных проблем [1].

На втором этапе развития ЭВМ были предприняты попытки использовать вычислительную машину для управления промышленными технологическими процессами, породившие управляющие вычислительные машины (УВМ). Такие ЭВМ в первую очередь наблюдали за измеряемыми показателями процессов, рассчитывали и вырабатывали управляющие воздействия либо помогали оператору вести управление. При этом возникла новая для ЭВМ ситуация: результаты расчетов могли быть использованы лишь тогда, когда они не только верны, но и своевременно подготовлены для использования. Такой режим работы ЭВМ специалисты называют работой в реальном масштабе времени [1].

Для машин 3-го поколения характерно не только улучшение габаритно-стоимостных показателей, но и модульный принцип организации технических и программных средств, обеспечивший возможность составлять приспособленную для соответствующего конкретного назначения конфигурацию ЭВМ. Машины 3-го поколения обрабатывают не только числа, но и слова, тексты, т. е. оперируют буквенно-цифровой информацией. Изменилась и форма общения человека с машиной. Пользователи получили доступ к ЭВМ. Машина через выносной терминал «сама пришла» к человеку в его служебное помещение. Спираль развития вычислительной техники и ее использования человеком завершила очередной виток [1].

Начало создания универсальных машин третьего поколения положила фирма IBM (США), приступившая в 1966 г. к выпуску машин серии IBM-360. Выпуск машин данного класса, совместимых с IBM, в рамках единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) в странах -- членах СЭВ начался в 1972 г.

Четвертое поколение ЭВМ служит еще одним примером перехода количества в качество. Интеграция электронных схем повысилась настолько, что стало технически возможным сосредоточить значительное число функциональных устройств в одной большой интегральной схеме (БИС) и, таким образом, изготовить по этой технологии большие (по функциональным возможностям) блоки или всю ЭВМ в целом.

Но появление БИС -- это не только создание более совершенной элементной базы ЭВМ. Оно создало предпосылки для качественного изменения вычислительной техники. Применение БИС привело к новым представлениям о функциональных возможностях элементов и узлов ЭВМ. Разработка (1969 г., Intel, США) и промышленное освоение микропроцессоров обеспечили широкие возможности для децентрализации вычислительной мощности и встраивания вычислительных средств в оборудование и приборы [1].

С середины 70-х активно прорабатываются основы для построения машин 5-го поколения. В настоящее время еще рано говорить о завершении этих работ, хотя уже подготовлен теоретический и технический базис, позволяющий создавать новую архитектуру и обеспечивать реализацию новых функций, направленных на интеллектуализацию ЭВМ.

Этот базис -- развивающаяся технология сверхбольших интегральных схем, создание памяти повышенного объема, возрастающие возможности высокоскоростных элементов, расширение исследований в области искусственного интеллекта и распознавания образов, а также совместное развитие коммуникационных систем и систем обработки информации [1].

Заключение

По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

Первое поколение, 50-е годы; ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

Второе поколение, 60-е годы; ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).

Третье поколение, 70-е годы; ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе).

Четвертое поколение, 80-е годы; ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном

Пятое поколение, 90-е годы; ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предыдущими существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличивается, как правило, больше чем на порядок.

Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения ЭВМ и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам - вычислительным системам и комплексам разнообразных конфигураций и широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик.

Литература

эвм транзистор печатный электронный

1. История создания ЭВМ [электронный ресурс]. - режим доступа: http://chernykh.net/content/view/249/265

2. Поколения ЭВМ [электронный ресурс]. - режим доступа: http://kspu.ptz.ru/~kafinfor/istk/toppage2.htm

3. Семененко В.А. и др. Электронные вычислительные машины. - М.: Высш. шк., 1991. - 288 с.

4. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика

Размещено на Allbest.ru