История обчислювальної техніки: четверте поколение

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ.

Татарський Інститут Сприяння Бизнесу.

Реферат по інформатики на тему:

Історія обчислювальної техніки: четверте поколение.

Выполнил: Група И-017 Шайдуллин Айрат Преподаватель: Козин Олександр Николаевич.

Казань 2001.

Первые пристосування. Про те, коли людство навчилося вважати ми можемо будувати лише здогади. Але з упевненістю сказати, що з простого підрахунку древні використовували пальці рук, спосіб який ми успішно використовуємо досі. Але як діяти за разі, якщо собі хочете запам’ятати результати обчислень чи підрахувати то чого ніж пальців рук. І тут можна зробити насічки на дереві чи кістки. Швидше всього і надходили перші люди, що й свідчать археологічні розкопки. Мабуть найдавнішим зі знайдених таких інструментів вважається кістку з карбами знайдений древньому поселенні Дольни Вестоници на югосході Чехії в Моравії. Цей предмет який отримав назву «вестоницкая кістку» може бути використовувався за 30 тис. років до зв. е. Попри те щоб світанку людських цивілізацій, винайшли вже досить складні системи обчислення використання зарубок для рахунки тривали ще досить довго. Так, приміром за 2 тис. років е. навколішки статуї шумерського царя Гудеа був викарбуваний лінійка, поділена на шістнадцять рівних частин. Один із цих частин був у своє чергу поділена на дві, друга втричі, третя чотирма, четверта п’ять, а п’ята на шість рівних частин. Причому у п’яту частину довжина кожного розподілу становила 1 мм.

Від першого до четвертого покоління. | |Перше покоління | |Друге покоління | | |ЕОМ | |ЕОМ | | |(1948 — 1958 рр.) | |(1959 — 1967 рр.)| |Третє |[pic] |Четверте |[pic] | |покоління ЕОМ | |покоління ЭВM | | |(1968 — 1973 | |(1974 — 1982 | | |рр.) | |рр.) | |.

[pic] Трохи більше 50 років відбулося з того часу, як з’явився перший електронна обчислювальну машину. За цей короткий у розвиток суспільства період змінилося кілька поколінь обчислювальних машин, а перші ЕОМ сьогодні є музейної рідкістю. Сама історія розвитку обчислювальної техніки представляє неабиякий інтерес, показуючи тісну взаємозв'язок математики з фізикою (насамперед із фізикою твердого тіла, напівпровідників, електронікою) та сучасного технологією, рівнем розвитку багато в чому визначається прогрес у виробництві коштів обчислювальної техніки. Електронно-обчислювальні машини в нас у країні заведено поділяти на покоління. Для комп’ютерна техніка характерна передусім швидкість зміни поколінь — до її коротку історію розвитку встигли змінитися чотири покоління і ми працюємо за комп’ютерами п’ятого покоління. Що й казати визначальний ознакою при віднесення ЕОМ до того що чи іншому поколінню? Це насамперед їх елементна база (з яких більше у основному елементів їх побудовано), і такі важливі характеристики, як швидкодія, ємність пам’яті, способи управління і переробки інформації. Звісно ж, розподіл ЕОМ на покоління певною мірою умовно. Є чимало моделей, котрі за одним ознаками ставляться до одному, а, по іншим — до іншого покоління. І все-таки, попри цю умовність покоління ЕОМ вважатимуться якісними стрибками у розвитку електронно-обчислювальної техніки. [pic] [pic] Перше покоління ЕОМ (1948 — 1958 рр.) Елементної базою машин цього покоління були електронні лампи — діоди і триоды. Машини призначалися на вирішення порівняно нескладних науковотехнічних завдань. До цього поколінню ЕОМ можна віднести: МЕЛМ, БЭCМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стріла», «Минск-1», «Урал-1», «Урал-2», «Урал-3», M-20, «Сетунь », БЭСМ-2, «Раздан ». Вони повинні були великим, споживали велику потужність, мали невисоку надійність праці та слабке програмне забезпечення. Швидкодія їх перевищувало 2—3 тисяч на секунду, ємність оперативної памяти—2К чи 2048 машинних слів (1K=1024) довжиною 48 двійкових знаків. У 1958 р. з’явилася машина M-20 з пам’яттю 4К і швидкодією близько 20 тисяч на секунду. У машинах першого покоління були реалізовані основні логічні принципи побудови електронно-обчислювальних машин та концепцію Джона фон Неймана, що стосуються роботи ЕОМ по введеної на згадку про програмі і вихідним даним (числам). Цей період з’явився початком комерційного застосування електронних обчислювальних машин в обробці даних. У обчислювальних машинах цього часу використовувалися электровакуумные лампи й зовнішня пам’ять на магнітному барабані. Вони повинні були обплутані проводами і мали час доступу 1×10−3 з. Виробничі системи та компілятори доки з’явилися. Наприкінці нинішнього періоду стали випускатися устрою пам’яті на магнітних осердях. Надійність ЕОМ цього покоління була низькою. [pic] [pic] Друге покоління ЕОМ (1959 — 1967 рр.) Елементної базою машин цього покоління були напівпровідникові прилади. Машини призначалися на вирішення різних трудомістких науково-технічних завдань, і навіть керувати технологічними процесами у виробництві. Поява напівпровідникових елементів в електронних схемах істотно збільшило ємність оперативної пам’яті, надійність і швидкодія ЕОМ. Зменшилися розміри, маса кафе і споживана потужність. З появою машин другого покоління значно розширилася сфера використання електронної обчислювальної техніки, переважно по рахунок розвитку програмного забезпечення. З’явилися також спеціалізовані машини, наприклад ЕОМ для рішення економічних завдань, керувати виробничими процесами, системами передачі тощо. До ЕОМ другого покоління относятся:

. ЕОМ М-40, -50 для систем протиракетної обороны;

. Урал -11, -14, -16 — ЕОМ загального призначення, зорієнтовані рішення інженерно-технічних і планово-економічних задач;

. Мінськ -2, -12, -14 на вирішення інженерних, своїх наукових та конструкторських завдань математичного логічного характера;

. Минск-22 варта рішення науково-технічних і плановоекономічних задач;

. БЭСМ-3 -4, -6 машин загального призначення, орієнтованих рішення складних завдань науку й техники;

. М-20, -220, -222 машина загального призначення, орієнтована влади на рішення складних математичних задач;

. МИР-1 мала електронний цифровий обчислювальну машину, призначена на вирішення кола инженерно-конструкторских математичних задач,.

. «Наири «машина загального призначення, призначена на вирішення кола інженерних, науково-технічних, деяких типів плановоекономічних пріоритетів і обліково-статистичних задач;

. Рута-110 міні ЕОМ загального призначення; й інших ЕОМ. ЕОМ БЭСМ-4, М-220, М-222 мали швидкодія порядку 20—30 тисяч в секунду і оперативну память—соответственно 8К, 16К і 32К. Серед машин другого покоління особливо вирізняється БЭСМ-6, що має швидкодією близько мільйона операцій на секунду і оперативної пам’яттю від 32К до 128К (в більшості машин використовується два сегмента пам’яті по 32К кожен). Цей період характеризується широким застосуванням транзисторів і удосконалених схем пам’яті на осердях. Значну увагу почали приділяти створенню системного програмного забезпечення, компіляторів і коштів вводу-виводу. Наприкінці зазначеного періоду з’явилися універсальні і досить ефективні компілятори для Кобола, Фортрану та інших мов. Була досягнута вже величина часу доступу 1×10−6 з, хоча більшість елементів обчислювальної машини ще мала проводами. Обчислювальні машини цього періоду успішно застосовувалися в західних областях, що з обробкою множин даних, і рішенням завдань, зазвичай потребують виконання рутинних операцій на заводах, у державних установах і банках. Ці обчислювальні машини працювали за принципом пакетної обробки даних. По суті, у своїй копіювалися ручні методи обробки даних. Нові можливості, надані обчислювальними машинами, мало використовувалися. Саме на цей період виникла професія фахівця з інформатики, і багато університети почали надавати можливість здобуття освіти в цій галузі. [pic] [pic] Третє покоління ЕОМ (1968 — 1973 рр.) Елементна база ЕОМ — малі інтегральні схеми (МИС). Машини призначалися від використання у різноманітних галузях науку й техніки (проведення розрахунків, управління виробництвом, рухливими об'єктами та інших.). Завдяки інтегральним схемами вдалося істотно поліпшити техніко-експлуатаційні характеристики ЕОМ. Наприклад, машини третього покоління за порівнянню з машинами другого покоління мають більший обсяг оперативної пам’яті, збільшилося швидкодія, підвищилася надійність, а споживана потужність, зайнята площу і маса зменшилися. У СРСР роки отримують розвиток АСУ. Закладаються основи державної влади і міждержавної, що охоплює країни — члени РЕВ (Рада Економічною Взаємодопомоги) системи обробки даних. Розробляються універсальні ЕОМ третього покоління ЄС, сумісні як між собою (машини середній і високої продуктивності ЄС ЕОМ), і з зарубіжними ЕОМ третього покоління (IBM-360 та інших. — США). У розробці машин ЄС ЕОМ беруть участь фахівці СРСР, Народної Республіки Болгарія (НРБ), Угорської Народної Республіки (ВНР), Польської Народної Республіки (ПНР), Чехословацької Радянської Соціалістичної Республіки (ЧССР) і Німецької Демократичної Республіки (НДР). У той самий час у СРСР створюються многопроцессорные і квазианалоговые ЕОМ, випускаються мини-ЭВМ «Мир-31 », «Мир-32 », «Наири-34 ». Для управління технологічними процесами створюються ЕОМ серії АСВТ М-6000 і М-7000 (розробники В. П. Рязанов та інших.). Розробляються і випускаються настільні мини-ЭВМ на інтегральних мікросхемах М-180, «Електроніка -79, -100, -125, -200 », «Електроніка ДЗ- 28 », «Електроніка НЦ-60 «та інших. До машинам третього покоління ставилися «Дніпро-2 », ЕОМ Єдиної Системи (ЄС- 1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060 і трохи їх проміжних модифікацій — ЕС-1021 та інших.), МІР-2, «Наири-2 «й інших. Цей період пов’язані з бурхливим розвитком обчислювальних машин реального часу. З’явилася тенденція, відповідно до якої у завданнях управління поруч із великими обчислювальними машинами знаходиться місце й у використання малих машин. Так, виявилося, що миниЭВМ виключно добре справляється з функціями управління складними промисловими установками, де велика обчислювальну машину часто відмовляє. Складні системи управління розбиваються у своїй на підсистеми, у кожному у тому числі використовується своя миниЭВМ. На велику обчислювальну машину реального часу покладаються завдання планування (спостереження) в ієрархічної системі із єдиною метою координації управління підсистемами і методи обробки центральних даних про об'єкті. МиниЭВМ почали застосовувати й у рішення інженерних завдань, що з проектуванням. Проведено перші експерименти, показали ефективність використання обчислювальних машин ролі коштів проектування. Застосування розподілених обчислювальних систем стало базою для децентралізації вирішення завдань, що з обробкою даних на заводах, в і решті медичних установ. Разом про те для цього періоду характерним є хронічний дефіцит кадрів, підготовлених області електронних обчислювальних машин. Це особливо стосується завдань, що з проектуванням розподілених обчислювальних систем і систем реального часу. [pic] [pic] Четверте покоління ЕОМ (1974 — 1982 рр.) Елементна база ЕОМ — великі інтегральні схеми (БІС). Машини призначалися для різкого підвищення продуктивність праці у науці, виробництві, управлінні, охороні здоров’я, обслуговуванні і побуті. Висока ступінь інтеграції сприяє збільшення щільності компонування електронної апаратури, підвищення його надійності, що веде до підвищення швидкодії ЕОМ та зниження її вартості. Усе це істотно впливає на логічний структуру (архітектуру) ЕОМ і її програмне забезпечення. Тіснішим стає зв’язок структури машини та її програмного забезпечення, особливо ОС (чи монітора) — набору програм, які організують безперервну роботу машини до втручання державних людини. Характерною рисою цього періоду стало різке зниження ціни апаратне забезпечення. Цього вдалося домогтися переважно по рахунок використання інтегральних схем. Звичайні електричні з'єднання з допомогою дротів у своїй убудовувалися в мікросхему. Це дозволило б отримати значення часу доступу до 2×10 -9 з. У цей час над ринком з’явилися зручні для користувача робочі станції, які з рахунок об'єднання мережу значно спростили можливість отримання малого часу доступу, зазвичай властивого великим машинам. Подальший прогрес у розвитку обчислювальної техніки був із розробкою напівпровідникової пам’яті, рідкокристалічних екранів телевізорів і електронної пам’яті. Наприкінці нинішнього періоду стався комерційний прорив у мікроелектронної технології. Програмне забезпечення для малих обчислювальних машин спочатку було зовсім елементарним, проте вже безпосередньо до 1968 р. з’явилися перші комерційні операційні системи реального часу, спеціально розроблені їм мови програмування високого рівня життя та крос системи. Усе це забезпечило доступність малих машин для кола додатків. Сьогодні чи можна знайти таку галузь промисловості, у якій ці машини у тому чи іншій формі успішно не застосовувалися. Їх функції з виробництва дуже різноманітні; так, можна вказати прості системи збирання цих, автоматизовані випробувальні стенди, системи управління процесами. Слід сказати, що управляюча обчислювальну машину що тепер частіше вторгається до області комерційної обробки даних, де застосовується для рішення комерційних завдань. Вища продуктивність обчислювальних машин і лише що з’явилися многомашинные системи дали принципову можливість таких нових завдань, які досить складні, і часто призводили до не піддається розв’язанню проблемам за її програмної реалізації. Почали казати про «кризу програмного забезпечення ». Тоді почалися ефективні методи розробки програмного забезпечення. Створення нових програмних продуктів що тепер частіше грунтувалося на методах планування і спеціальних методах програмування. До цього поколінню можна віднести ЕОМ ЄС: ЕС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 («Ряд 2»), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, -1700, все персональні ЕОМ («Електроніка МС 0501», «Электроника-85», «Искра-226», ЄС- 1840, -1841, -1842 та інших.), і навіть інші типи і модифікації. До ЕОМ четвертого покоління належить і многопроцессорный обчислювальний комплекс «Ельбрус ». «Ельбрус -1КБ «мав швидкодія до 5,5 млн. операцій із плаваючою точкою в секунду, а обсяг оперативної пам’яті до 64 МБ. У «Эльбрус-2 «продуктивність до 120 млн. операцій на секунду, ємність оперативної пам’яті до 144 МБ чи 16 Мс вилов (слово 72 розряду), максимальна пропускну здатність каналів введеннявиведення — 120 Мб/с.

«ЭЛЬБРУС-1» До складу сімейства багатопроцесорних обчислювальних комплексів входить система Эльбрус-1 з продуктивністю від 1,5 млн. операцій на сік до 10 млн. операцій на сек, и високопродуктивна система Эльбрус-2 з сумарним швидкодією понад сто млн. операцій на сек. Системи Эльбрус-1 і Ельбрус- 2 побудовано самих і тієї ж структурних принципах, їх модулі функціонально ідентичні, які процесори мають однакову систему команд і однакову виконуваних функцій єдину операційну систему (ЕОС).

«ЭЛЬБРУС-2» Симетричний Многопроцессорный (10 процесорів) обчислювальний комплекс «Эльбрус-2 «на матричних ECL БІС, випущено в 1985 р. (В.С. Бурцев). Продуктивністю 125 млн. оп/сек (MIPS), ємність оперативної пам’яті до 144 МБ чи 16 Мс вилов (слово 72 розряду), максимальна пропускна здатність каналів виводу-введення-висновку — 120 Мб/с. Застосовувався у центрі управління космічними польотами, у сфері ядерних досліджень (Арзамас-16, Челябинск-70) і об'єктах Міністерства обороны.

ЕС-1045 1979 р. — початок випуску Єревані та Казані моделі ЕС-1045. Головний конструктор О. Т. Кучукян. Область застосування: обчислювальні центри підприємств, об'єднань, відомств. Рішення науково-технічних планово-економічних і інформаційнологічних задач.

До основних рис. Елементна база: інтегральні мікросхеми малої і середній ступеня інтеграції. Продуктивність — 660 тис. операцій на секунду 800 тис. операцій. Сумарна пропускну здатність каналів — 5 Мб/с. Обсяг буферного ЗУ, має цикл 120 нс — 8 Кб. Обсяг оперативного ЗУ — 1−4 МБ. Цикл ОЗУ — 1,2 мкс. Ширина вибірки з ОЗУ — 144 розряду. Акселератор, що прискорює виконання 25 «довгих «машинних операцій. Можливість підключення матричного процесора ЕС-2345. Кошти прямого самонаведення створення двухмашинных комплексів. Універсальний інтерфейс для через відкликання зовнішніми пристроями. П’ять об'єднаних з процесором блок-мультиплексных каналів із загальною пропускною спроможністю 5 Мб/с. Два вбудованих адаптера канал — канал. Накопичувачі на змінних магнітних дисках ємністю 29 і 100 МБ. Накопичувачі на магнітних стрічках з щільністю записи 32 і 64 імпульсів на 1 мм. Автоматична контроль і діагностики електроживлення, що здійснює автоматичне вимір і встановлюють програмне зміна напруг вторинних джерел харчування. Зайнята основним комплектом площа — 120 кв. м. Робоча температура навколишнього повітря — 5−40С. Потужність, споживана ЕОМ, — 35 кВА.

ЕС-1035Б Електронна обчислювальну машину ЕС-1035Б, належить ЄС ЕОМ «Ряд-2», варта рішення кола науково-технічних, економічних та інших завдань і то, можливо успішно застосована системах пакетної обробки даних колективного користування, в розвинених системах телеобработки даних, в системах реального часу. ЕС-1035Б випускається в НРБ. Програмне забезпечення ЕС-1035 може працювати під керівництвом ОС типу ДОС ЄС мул ОС ЄС. Остання найефективніше функціонує на моделях ЄС ЕОМ з більший обсяг основний пам’яті (256—512Кбайт). Ця система забезпечує роботу у однопрограммном режимі режимах мультипрограммирования з фіксованою чи змінним числом завдань. ОС ЄС планує черговість виконання завдань відповідно заданим пріоритетам і реалізують динамічний розподіл ресурсів. Однак машини працюють лише з цифрами, але й текстом. Для здобуття права закодувати все цифри, букви і спеціальні символи необхідно було збільшити розрядність процесора. У результаті 1972 року з’явився восьмиразрядный i8008, а 1974 розробили i8080. Цей восьмиразрядный мікропроцесор було за NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) технології, яке тактова частота не перевищувала 2 МГц. Він володів більш широке безліч микрокоманд. З іншого боку, це був першим мікропроцесор, котрий напевно міг ділити числа. Процесор i8080 справив значний впливом геть розвиток обчислювальної техніки. Отже історія розвитку електроніки наблизилась до створенню персональних комп’ютерів. У другій половині 70-х рр. склалася сприятлива ситуація їхнього появи над ринком. Відчувалася потреба у недорогих ЕОМ, здатних підтримувати одне робоче місце. Багато персональні комп’ютери на той час базувалися на 8- розрядних процесорах, як-от i8080 та її подальшої розробкою компанією Zilog Corporation — Z80. Стандартом ОС для персональних комп’ютерів стала розроблена компанією Digital Research CP/M (Control Program for Microcomputers). Вона стала зроблено за образом операційними системами великих ЕОМ, але розміри були значно менше, що дозволило можливість на микропроцессоре.

Якими мають бути комп’ютери п’ятого покоління? Ставлять зовсім інші завдання, ніж при розробки усіх колишніх ЕОМ. Якщо перед розробниками ЕОМ з І за IV поколінь стояли завдання, як збільшення продуктивності у сфері числових розрахунків, досягнення великий ёмкости пам’яті, то основним завданням розробників ЕОМ V покоління є створення штучного інтелекту машини (можливість робити логічні висновки з поданих фактів), розвиток «інтелектуалізації «комп'ютерів — усунення бар'єра між людиною і комп’ютером. Комп’ютери зможуть сприймати інформацію з рукописного чи друкованого тексту, з бланків, з людського голоси, впізнавати користувача голосом, здійснювати переведення з однієї мови в інший. Це дозволить спілкуватися із ЕОМ всім користувачам, навіть у тих, хто має спеціальних знань у цієї області. ЕОМ буде помічником людині у всіх галузях. |У комп’ютерах п’ятого покоління відбудеться якісний перехід від | |обробки даних до опрацювання знань. |.

Архітектура комп’ютерів майбутнього покоління міститиме дві основні блоку. Одне з них — це традиційний комп’ютер. Але нині він не містить через відкликання користувачем. Цю зв’язок здійснює блок, званий терміном «інтелектуальний інтерфейс ». Його завдання — зрозуміти текст, написаний на природному мовою й у якому умова завдання, ще й перекласти їх у працюючу програму для комп’ютера. Також введуть заборону вирішуватися проблема децентралізації обчислень з допомогою комп’ютерних мереж, як великих, що є значній відстані відстані один від друга, і мініатюрних комп’ютерів, розміщених однією кристалі полупроводника.

Література: internet internet ———————————- [pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].