Поколения ЭВМ

РЕФЕРАТ

по предмету:

Основы информатики и вычислительной техники

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

Выполнил: ученик 9 «В»

класса, с.о.ш. №32

Кутузов Михаил

Астрахань, 2004 г.

За относительно небольшой период своего развития ЭВМ прошли путь нескольких поколений. Каждое поколение ЭВМ характеризуется определенной сово­купностью логической организации (архитектуры) и используемой конструктивно-технологической (глав­ным образом элементной) базы.

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.

Рис. 1. Электронная вычислительная машина первого поколения БЭСМ-2

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.

Несмотря на указанные недостатки, ЭВМ первого поколения продемонстрировали определенные возмож­ности для автоматизации вычислительных работ, в частности в области космических исследований, ядерной физики и др., способствовали накоплению опыта по применению ЭВМ в других отраслях народ­ного хозяйства.

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.

Рис. 2. ЭВМ второго поколения (Мир)

Для повышения производительно­сти труда программистов стали применяться различ­ные алгоритмические языки (Алгол, Фортран и др.), а также библиотечные наборы стандартных программ. В результате развития средств программного обеспе­чения значительно расширилась сфера применения вычислительной техники, появились ЭВМ не только для научно-технических расчетов, но и для решения планово-экономических задач, управления различными производственно-технологическими процессами и т. д.

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.

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.

Отличительной особенностью ЭВМ третьего (и по­следующих) поколений стала возможность их работы в мультипрограммном режиме - многозадачность, при котором за счет организации параллельной работы основных устройств ЭВМ обеспечивается одновременное выполнение про­грамм различных пользователей, повышается эффек­тивность использования ЭВМ и уменьшаются возмож­ные простои ее дорогостоящего оборудования. С при­менением мультипрограммного режима ЭВМ превра­тилась в вычислительный инструмент нового качества. Теперь на базе ЭВМ стало возможным создание вычислительных систем, одновременно обрабатыва­ющих программы нескольких пользователей, которые могут находиться от ЭВМ на значительном расстоянии и непосредственно общаться с ней независимо друг от друга.

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.

Разработка ЕС ЭВМ проводилась с учетом между­народных стандартов и рекомендаций, а также уста­новившихся в мировой практике соглашений отно­сительно форматов данных, используемых носителей информации, системы сопряжения между отдельными устройствами ЭВМ. Так, в частности, основной струк­турной единицей данных, подлежащих обработке в ЕС ЭВМ, был принят 8-разрядный байт, к которому может быть присоединен дополнительный двоичный разряд для целей контроля. Все форматы данных в ЕС ЭВМ кратны байту. Байтовая структура данных хорошо согласуется со стандартным 8-разрядным дво­ичным кодом обмена информацией, включа­ющим строчные и прописные буквы латинского и рус­ского алфавитов, десятичные цифры, а также различ­ные специальные символы.

Наиболее устойчивой частью конфигурации технических средств ЕС ЭВМ является центральный про­цессор, технические характеристики которого в основном и определяли данную модель ЭВМ. Центральный процессор обрабатывает данные в ЭВМ, обеспечивает автоматическое управление работой других устройств, взаимодействует с каналами ввода-вывода, посылая в них команды на выполнение соответствующих операций и получая информа­цию об их выполнении.

Основная память в ЕС ЭВМ реализовывалась на базе одного или нескольких блоков, выполненных на полупроводнико­вых БИС (в первых моделях использовались ферритовые сердечники). Пространство (поле) основной памяти представляет собой последовательность пронумерован­ных байтов начиная с нулевого. Номер байта явля­ется его адресом. Для адресации к основной памяти в ЕС ЭВМ использовался 24-разрядный двоичный код, позволя­ющий адресовать 224 = 16777216 байт, то есть 16 Мбайт.

В ЕС ЭВМ использовались каналы ввода-вывода трех типов: селекторные, блок- и байт-мультиплексные. Общее число каналов не превышает 16, при этом допускается не более двух байт-мультиплексных ка­налов. Каждый канал производит адресацию до 256 периферийных устройств. Обширный набор периферийных устройств ЕС ЭВМ и стандарт­ный способ их подключения позволял создавать вычислительные системы различной конфигурации для решения широкого круга научных, инженерно-технических, экономических, управленческих и других задач.

В составе ЕС ЭВМ входили также устройства подготовки данных, которые могли использоваться автономно, т.е. автоматически, не взаи­модействуя с ЭВМ. Они включили в себя различные по техническим характеристикам устройства подготов­ки, контроля, расшифровки, репродукции данных на перфокартах, перфолентах, магнитной ленте (МЛ) и гибком магнитном диске (ГМД).

Разнообразные технические средства сочетались в ЕC ЭВМ с развитой системой программного обеспе­чения, ориентированной на постоянно расши­ряющуюся сферу применения ЭВМ. В состав программного обеспечения ЕС ЭВМ вошли операционная система, комплекс программ технического обслуживания и различные пакеты прикладных программ.

Страницы: 1, 2