покоління ЕОМ

  1. Матеріал з ПІЕ.Wiki
  2. ЕОМ 2-го покоління
  3. ЕОМ 3-го покоління
  4. ЕОМ 4-го покоління

Матеріал з ПІЕ.Wiki

ЕОМ 1-го покоління

Після створення в 1949 р в Англії моделі EDSAC був даний потужний імпульс розвитку універсальних ЕОМ, що стимулював появу в ряді країн моделей ЕОМ, що склали перше покоління. Протягом більше 40 років розвитку обчислювальної техніки (ОТ) з'явилося, змінюючи один одного, кілька поколінь ЕОМ.

ЕОМ першого покоління в якості елементної бази використовували електронні лампи і реле; оперативна пам'ять виконувалася на тригерах, пізніше на феритових сердечниках; швидкодія було, як правило, в межах 5-30 тис. арифметичних оп / с; вони відрізнялися невисокою надійністю, вимагали систем охолодження і мали значні габарити. Процес програмування вимагав значного мистецтва, хорошого знання архітектури ЕОМ і її програмних можливостей. На перших порах даного етапу використовувалося програмування в кодах ЕОМ (машинний код), потім з'явилися автокоди і асемблери. Як правило, ЕОМ першого покоління використовувалися для науково-технічних розрахунків, а сам процес програмування більше нагадував мистецтво, яким займався дуже вузьке коло математиків, інженерів-електриків і фізиків.

ЕОМ EDSAC 1949 р

ЕОМ 2-го покоління

Створення в США 1 липня 1948 р першого транзистора не віщувало нового етапу в розвитку ВТ та асоціювалося, перш за все, з радіотехнікою. На перших порах це був скоріше дослідний зразок нового електронного приладу, що вимагає серйозного дослідження та доопрацювання. І вже в 1951 р Вільям Шоклі продемонстрував перший надійний транзистор. Однак вартість їх була досить велика (до 8 доларів за штуку), і тільки після розробки кремнієвої технології ціна їх різко знизилася, що сприяло прискоренню процесу мініатюризації в електроніці, який захопив і ОТ.

Загальноприйнято, що в другому поколінні починається з ЕОМ RCA-501, що з'явилася в 1959 р в США і створеної на напівпровідниковій елементній базі. Тим часом, ще в 1955 році була створена бортова транзисторна ЕОМ для міжконтинентальної балістичної ракети ATLAS. Нова елементна технологія дозволила різко підвищити надійність ВТ, знизити її габарити і споживану потужність, а також значно підвищити продуктивність. Це дозволило створювати ЕОМ з великими логічними можливостями і продуктивністю, що сприяло поширенню сфери застосування ЕОМ на вирішення завдань планово-економічних, управління виробничими процесами та ін. В рамках другого покоління все чіткіше проявляється диференціація ЕОМ на малі, середні та великі. Кінець 50-х років характеризується початком етапу автоматизації програмування, який привів до появи мов програмування Fortran (1957 р), Algol-60 і ін.

ЕОМ 3-го покоління

Третє покоління зв'язується з появою ЕОМ з елементною базою на інтегральних схемах (ІС). У січні 1959 р Джеком Кілбі була створена перша ІС, що представляє собою тонку германиевую пластинку завдовжки в 1 см. Для демонстрації можливостей інтегральної технології фірма Texas Instruments створила для ВПС США бортовий комп'ютер, що містить 587 ІС, і обсягом (40см3) в 150 разів меншим , ніж у аналогічної ЕОМ старого зразка. Але у ІС Кілбі був ряд істотних недоліків, які були усунені з появою в тому ж році планарних ІС Роберт Нойса. З цього моменту ІС-технологія почала свій тріумфальний хід, захоплюючи все нові розділи сучасної електроніки і, в першу чергу, обчислювальну техніку.

Значно більш потужним стає програмне забезпечення, що забезпечує функціонування ЕОМ в різних режимах експлуатації. З'являються розвинені системи управління базами даних (СКБД), системи автоматизації проектних робіт (САПР); велика увага приділяється створенню пакетів прикладних програм (ППП) різного призначення. Як і раніше з'являються нові і розвиваються існуючі мови і системи програмування.

ЕОМ 4-го покоління

Конструктивно-технологічною основою ВТ 4-го покоління стають великі (БІС) і надвеликі (НВІС) інтегральні схеми, створені відповідно в 70-80-х рр. Такі ІС містять вже десятки, сотні тисяч і мільйони транзисторів на одному кристалі (чіпі). При цьому БІС-технологія частково використовувалася вже і в проектах попереднього покоління (IВМ / 360, ЄС ЕОМ ряд-2 та ін.). Найбільш важливий в концептуальному плані критерій, за яким ЕОМ 4-го покоління можна відокремити від ЕОМ 3-го покоління, полягає в тому, що перші проектувалися вже в розрахунку на ефективне використання сучасних ЯВУ і спрощення процесу програмування для проблемного програміста. В апаратному відношенні для них характерно широке використання ІС-технології і швидкодіючих запам'ятовуючих пристроїв. Найбільш відомою серією ЕОМ четвертого покоління можна вважати IВМ / 370, яка на відміну від не менш відомої серії IВМ / 360 3-го покоління, має в своєму розпорядженні більш розвиненою системою команд і ширшим використанням микропрограммирования. У старших моделях 370-й серії був реалізований апарат віртуальної пам'яті, що дозволяє створювати для користувача видимість необмежених ресурсів оперативної пам'яті.

Феномен персонального комп'ютера (ПК) сходить до створення в 1965 р, першої міні-ЕОМ PDP-8, яка з'явилася в результаті універсалізації спеціалізованого мікропроцесора для управління ядерним реактором. Машина швидко завоювала популярність і стала першим масовим комп'ютером цього класу; на початку 70-х років число машин перевищила 100 тисяч шт. Подальшим важливим кроком був перехід від міні до мікро-ЕОМ; цей новий структурний рівень ВТ почав формуватися на рубежі 70-х років, коли поява БІС дало можливість створити універсальний процесор на одному кристалі. Перший мікропроцесор Intel-4004 був створений в 1971 р і містив 2250 елементів, а перший універсальний мікропроцесор Intel-8080, який був стандартом мікрокомп'ютерної технології і створений в 1974 р, містив вже 4500 елементів і послужив основою для створення перших ПК. У 1979 р випускається один з найпотужніших і універсальних 16-бітний мікропроцесор Motorolla-68000 з 70 000 елементами, а в 1981 р - перший 32-бітний мікропроцесор Hewlett Packard з 450 тис. Елементами.

ПЕОМ Altair-8800

Першим ПК можна вважати Altair-8800, створений на базі мікропроцесора Intel-8080 в 1974 р Едвардом Робертсом. Комп'ютер розсилався поштою, коштував всього 397 доларів і мав можливості для розширення периферійними пристроями (всього 256 байт ОЗУ !!!). Для Altair-8800 Пол Аллен і Біл Гейтс створили транслятор з популярної мови Basic, істотно збільшивши інтелектуальність першого ПК (згодом вони заснували знамениту тепер компанію Microsoft Inc). Комплектація ПК кольоровим монітором призвела до створення конкуруючої моделі ПК Z-2; через рік після появи першого ПК Altair-8800 їх у виробництво ПК включилося більше 20 різних когось паній і фірм; почала формуватися ПК-індустрія (власне виробництво ПК, їх збут, періодичні та неперіодичні видання, виставки, конференції і т.д.). А вже в 1977 р були запущені в серійне виробництво три моделі ПК Apple-2 (фірма Apple Computers), TRS-80 (фірма Tandy Radio Shark) і PET (фірма Commodore), з яких в конкурентній боротьбі спочатку відстає фірма Apple стає незабаром лідером виробництва ПК (її модель Apple-2 мала величезний успіх). До 1980 року корпорація Apple виходить на Уолл-стріт з найбільшим акціонерним капіталом і річним доходом в 117 млн ​​доларів.

Але вже в 1981 р фірма IBM, щоб уникнути втрати масового ринку, починає випуск своїх нині широко відомих серій ПК IBM PC / XT / AT і PS / 2, які відкрили нову епоху персональної ОТ. Вихід на арену ПК-індустрії гіганта IBM ставить виробництво ПК на промислову основу, що дозволяє вирішити цілий ряд важливих для користувача питань (стандартизація, уніфікація, розвинене програмне забезпечення та ін.), Яким фірма приділяла велику увагу вже в рамках виробництва серій IBM / 360 і IBM / 370. Можна з повною підставою вважати, що за короткий період часу, що пройшов з дебюту Altair-8800 до IBM PC, до ВТ долучилося більше людей, ніж за весь довгий період - від аналітичної машини Бебіджа до винаходу перших ІС.

Першою ЕОМ, що відкриває власне клас супер-ЕОМ, можна вважати модель Amdahl 470V16, створену в 1975 р і сумісну з IBM-серією. Машина використовувала ефективний принцип розпаралелювання на основі конвеєрної обробки команд, а елементна база використовувала БІС-технологію. В даний час до класу супер-ЕОМ відносять моделі, що мають середню швидкодію не менше 20 мегафлопс (1 мегафлопс = 1 млн операцій в з плаваючою комою в секунду). Першою моделлю з такою продуктивністю з'явилася багато в чому унікальна ЕОМ ILLIAC-IV, створена в 1975 р в США і має максимальну швидкодію близько 50 мегафлопс. Дана модель справила величезний вплив на подальший розвиток супер-ЕОМ з матричної архітектурою. Яскрава сторінка в історії супер-ЕОМ пов'язана з Cray-серією С. Крея, перша модель Cray-1 якої була створена в 1976 р і мала пікове швидкодія в 130 мегафлопс. Архітектура моделі базувалася на конвеєрному принципі векторної і скалярної обробки даних з елементної базою на НВІС. Саме дана модель поклала початок класу сучасних супер-ЕОМ. Слід зазначити, що не дивлячись на ряд цікавих архітектурних рішень, успіх моделі був досягнутий, в основному, за рахунок вдалих технологічних рішень. Наступні моделі Cray-2, Cray Х-МР, Cray-3, Cray-4 довели продуктивність серії до порядку 10 тис. Мегафлопс, а модель Cray МР, що використовує нову архітектуру на 64 процесорах і елементну базу на нових кремнієвих мікросхемах, володіла піковою продуктивністю близько 50 гігафлопс.

Завершуючи екскурс в історію сучасної ВТ з тієї чи іншої деталізацією окремих її етапів, слід зробити кілька суттєвих зауважень. Перш за все, має місце все більш гладкий перехід одного покоління ЕОМ до іншого, коли ідеї нового покоління в тій чи іншій мірі дозрівають і навіть реалізуються в попередньому поколінні. Особливо це помітно при переході на ІС-технологію виробництва ВТ, коли визначає акцент поколінь все більше зміщується з елементної бази на інші показники: логічна архітектура, програмне забезпечення, інтерфейс з користувачем, сфери додатків і ін. З'являється найрізноманітніша ВТ, характеристики якої не вкладаються в традиційні класифікаційні рамки; складається враження, що ми знаходимося на початку свого роду універсалізації ВТ, коли всі її класи прагнуть до нівелювання своїх обчислювальних можливостей. Багато елементів п'ятого покоління в тій чи іншій мірі характерні і в наші дні.