Поколения ЭВМ

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лам­пы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения ее структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

К первому поколениюобычно относят машины, созданные на рубеже 50-х гг. и базирующиеся на электронных лампах. Эти компь­ютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими маши­нами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли значительное количество элек­троэнергии и выделяли много тепла.

Набор команд был ограничен, схемы арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно просты, программ­ное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для вво­да-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства. Быстродействие порядка 10—20 тыс. операций в секунду.

Программы для этих машин писались на языке конкретной ма­шины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Процесс отладки был весьма длительным по времени.

Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позво­лили выполнить сложнейшие расчеты, необходимые для прогнози­рования погоды, решения задач атомной энергетики и др.

Опыт использования машин первого поколения показал, что су­ществует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на раз­работку программ, и временем счета. Эти проблемы начали преодо­левать путем интенсивной разработки средств автоматизации про­граммирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность ее использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить ее к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счетная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.

Второе поколение компьютерной техники— машины, сконструи­рованные в 1955—65 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопро­изводительные устройства для работы с магнитными лентами (НМЛ), магнитные барабаны (НМБ) и первые магнитные диски.

Эти машины характеризуются быстродействием до сотен тысяч операций в секунду, емкостью памяти — до нескольких десятков тысяч слов.

Появляются языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде.

Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных ко­манд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных задач, а также мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ, из которых в даль­нейшем выросли современные операционные системы.

Операционная система — важнейшая часть программного обес­печения компьютера, предназначенная для автоматизации планиро­вания и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отлад­ки программ, других вспомогательных операций обслуживания.

Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных инфор­мационных систем. Поэтому в середине 60-х гг. наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

Машины третьего поколения— это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения появились в 60-е гг. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нем участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться ус­тановить, когда «поколение» начиналось и заканчивалось. Возмож­но, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т. е. параллельного выполнения нескольких программ. Многие зада­чи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM-360, IBM-370, PDP-11, VAX, EC ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

Быстродействие машин внутри семейства изменяется от не­скольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ем­кость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

Четвертое поколение— это основной контингент современной компьютерной техники, разработанной после 70-х гг.

Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поко­ления, состоит в том, что машины четвертого поколения проекти­ровались в расчете на эффективное использование современных вы­сокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратурном отношении для них характерно широкое ис­пользование интегральных схем в качестве элементной базы, а так­же наличие быстродействующих запоминающих устройств с произ­вольной выборкой емкостью в десятки мегабайт.

С точки зрения структуры машины этого поколения представ­ляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, ис­пользующие общую память и общее поле внешних устройств. Быст­родействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти порядка 1—512 Мбайт.

Для них характерны:

· применение персональных компьютеров (ПК);

· телекоммуникационная обработка данных;

· компьютерные сети;

· широкое применение систем управления базами данных;

· элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

В компьютерах пятого поколенияпредположительно должен произойти качественный переход от обработки данных к обработке знаний. В настоящее время реализуется программа по разработке в бли­жайшие 8—10 лет новых типов компьютеров:

· многопроцессорных компьютеров с высокой степенью параллелиз­ма обработки информации;

· компьютеров с нейронными сетями;

· компьютеров, в которых для передачи информации используется свет.