Что такое ЭВМ? Поколения ЭВМ

Ретроклокинг: обзор мэйнфреймов и суперкомпьютеров

Кроме обычных ПК, встречаются и более производительные варианты в виде серверов с двумя или даже четырьмя процессорными разъемами. А что еще быстрее? Ответ на вопрос приводит к отдельному классу вычислительных машин: суперкомпьютерам и мэйнфреймам. Как он развивался, каким был в прошлом и чего достиг сейчас, какими цифрами производительности оперировал и можно ли использовать такие машины дома?

Страницы материала

Определение

Итак, что такое ЭВМ? Электронная вычислительная машина — набор электронных устройств, выполняющий различного рода информационные операции. Человек, управляющий подомными машинами — оператор ЭВМ. Вообще, электронная вычислительная машина является одним из видов реализации компьютера. Сегодня практический каждый знает, что такое ЭВМ, но данная аббревиатура используется достаточно редко. В основном ее применяют в юридической документации и в обозначении компьютеров, которые разрабатывались в период с 1940 по 1980 год.

Ламповые ЭВМ стали первыми вычислительными машинами, выпуск которых начался в начале 50-х годов прошлого столетия. Примерно в то время люди начале массово узнавать, что такое ЭВМ.

В Советском Союзе представителем таких машин стал МЭСМ. Руководил разработкой данного компьютера Лебедев. Вскоре на его основе был разработан новый представитель того поколения ЭВМ — БЭСМ. Для серийного производства данная машина получила некоторые улучшения. Она была названа БЭСМ-2.

В Соединенных Штатах о том, что такое ЭВМ, знали также многие. Представителем первого поколения электронных вычислительных машин стал «Эдвак». Однако он значительно уступал по параметрам отечественному компьютеру. Связано это было с тем, что БЭСМ-2 применял новые принципы построения. Советская машина могла совершать около десяти тысяч операций в секунду.

Структурно первое поколения ЭВМ было очень схожим с машиной фон Неймана. Конечно, параметры были во много раз хуже, чем у современных самых малофункциональных представителей компьютерной техники. Программы для ЭВМ первого поколения составлялись при помощи машинного кода.

Представители таких машин отличались огромными габаритами и высоким потреблением энергии. Цена машины являлась неподъемной для простых пользователей. Кроме этого, управлять ими мог только специально обученный оператор ЭВМ, так как все программы были сложны для понимания. Поэтому использовались они лишь учеными для каких-либо научно-технических задач.

Вскоре появились первые языки программирования: символическое кодирование и автокоды.

Так кто придумал первый компьютер?

Родоначальником принято называть именно Чарльза Бэббиджа, который увлекался вычислительными науками с молодого возраста. На основании многолетних трудов он изобрел механизм, способный выполнять сложения разностным методом. Его разработка состояла из множества громоздких шестеренок.

Чарльз Бэббидж

Аппарат путем применения десятичных схем счисления выдавал точный результат в течение минуты. Разработчик Чарльз Бэббидж за свои труды был вознагражден Британской субсидией, общая сумма дотаций составила 17 000 фунтов стерлингов. Эти деньги были пущены на модернизацию аппарата, однако финансирования не хватило для завершения новых проектов.

• Конрад Цузе – разработчик первого электромеханического программируемого аппарата.
• Джон Атанасов – разработал электронный непрограммируемый компьютер.
• Алан Тьюринг – создал универсальную техническую схему.
• Джон Мокли – сконструировал первую ЭВМ.
• Джон фон Нейман – описал архитектуру (устройство хранение информации), которая стала базовой для всех современных компьютеров.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

СОЦИАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ «Формирование культуры межнациональных отношений и толерантности подрастающего поколения»

Проект создан студентами колледжа и защищен на конкурсе студенческих проектов Саратовской области. По данной программе многие школы города и области работают.

Презентация «Поколения ЭВМ»

Презентация «Поколения ЭВМ» выполнена преподавателем ГБОУ СПО Баймакский сельскохозяйственный техникум Мусиной Ж.М. Работа состоит из 18 слайдов, с анимацией и комментариями в поле «Заметки».

Ознакомление с концептуальными основами ФГОС СПО нового поколения

Ведущим понятием компетентностного подхода впервые становится «образовательный модуль». Таким образом, в педагогике профессионального образования компетентностный подход трансформируется в модул.

Рабочая прорамма 3 поколения ФГОС СПО по дисциплине Архитектура КС

Представляю Рабочую программу учебной дисциплины Архитектура КС, разработанную на основе государственного образовательного стандарта (ФГОС) 3 поколения по специальности среднего профессионального обра.

СТРУКТУРА И КОМПОНЕНТЫ СТАНДАРТА ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

ПРЕЗЕНТАЦИЯ К ВЫСТУПЛЕНИЮ.

Виды и формы контроля учебных достижений обучающихся ОУ НПО/СПО, освоивших образовательные программы по дисциплинам гуманитарного цикла в пределах ОПОП НПО/СПО в соответствии с требованиями ФГОС нового поколения.

Виды и формы контроля освоения программ среднего (полного) общего образования в пределах ОПОП НПО/СПО согласно требованиям ФГОС нового поколения представлены в виде таблицы.

Организация производственной практики студентов ОУ СПО в соответствии с ФГОС 3-его поколения

Новый ФГОС СПО отличается особой практической направленностью. Подразумевается, что выпускник колледжа не только должен иметь внушительный багаж теоретических знаний, но и владеть прикладными професси.

Первые «гиганты» вычислительных технологий

В самом начале эры компьютеров, в 1940-х годах, было создано сразу несколько независимо разработанных моделей огромных вычислительных устройств.

Все были разработаны и собраны учёными из США и занимали десятки квадратных метров площади.

По современным меркам, такое оборудование трудно назвать компьютером.

Однако на тот момент более мощных машин для проведения вычислений со скоростью, намного превышающей результат среднего человека, не существовало.

Рис. 1 Один из первых компьютеров, UNIVAC, заносят в помещение для монтажа.

Марк-1

Программируемое устройство «Марк-1» по праву считается первым в мире компьютером.

Вычислительная машина, разработанная в 1941 году группой из 5 инженеров (включая Говарда Эйкена), была предназначена для военных целей.

После окончания работ, проверки и наладки компьютера его передали ВВС США. Формальный запуск «Марк-1» в работу состоялся в августе 1944 года.

Основная часть ЭВМ, общая стоимость которой превысила 500 тысяч долларов, находилась внутри металлического корпуса и состояла из более чем 765 тыс. деталей.

Длина оборудования достигала 17 метров

, высота – 2,5 м, в результате чего под неё было выделено огромное помещение Гарвардского университета. Среди других параметров прибора:

• общая масса: более 4,5 тонн;
• длина электрокабелей внутри корпуса: до 800 км;
• длина вала, синхронизирующего вычислительные модули: 15 м;
• мощность электромотора, приводившего в действие компьютер: 5 кВт;
• скорость вычисления: сложение и вычитание – 0,33 с, деление – 15,3 с, умножение – 6 с.

«Марк-1» можно было назвать огромным и мощным арифмометром – именно этой версии придерживаются те, кто считает родоначальником компьютерных технологий модель ENIAC.

Однако, благодаря возможности выполнять заданные пользователем программы в автоматическом режиме (чего не могла делать, например, созданная немного раньше немецкая вычислительная машина Z3), именно «Марк-1» считают первым компьютером.

Работая с помощью перфоленты, машина не требовала вмешательства в работу человека.

Хотя из-за отсутствия поддержки условных переходов каждая программа была записана на длинном и закольцованном ленточном рулоне.

После того как мощности устройства стало недостаточно для выполнения новых задач, которые ставили перед разработчиками заказчики, один из авторов компьютера, Говард Эйкен, продолжил работу над новыми моделями.

Так, в 1947 году была создана вторая версия, «Марк-2», а в 1949 году – «Марк-3».

Последний вариант под названием Mark IV был выпущен в 1952 году и тоже использовался американскими военными.

Рис. 2 Первый компьютер Mark-1.

Читайте также:

ENIAC

Вычислительная машина «ЭНИАК» предназначалась для выполнения примерно тех же задач, что и «Марк-1».

Однако результатом разработки стал по-настоящему многозадачный компьютер.

Первый запуск устройства состоялся практически в конце 1945 года, поэтому использовать его для военных целей во Второй мировой войне было уже поздно.

И сложнейшая в то время вычислительная машина, работавшая, по мнению современников, «со скоростью мысли», участвовала в других проектах.

Одним из них было моделирование взрыва водородной бомбы.

Конструкция гигантской ЭВМ, одним из авторов которой были известные инженеры-электронщики Джон Эккерт и Джон Мосли, включала в себя больше 17 тысяч лам.

Частота работы этих элементов достигала 100 тыс. импульсов каждую секунду.

Для того чтобы повысить надёжность такого количества приборов разработчики применили метод, предназначенный для работы музыкальных электроорганов.

После этого аварийность снизилась в несколько раз, и из 17 тыс. ламп за неделю перегорало не больше двух.

Кроме того, была разработана система контроля безопасности оборудования, включавшая проверку каждой из 100 тыс. мелких деталей.

Параметры компьютера:

• общее время разработки: 200 тысяч человеко-часов;
• цена проекта: $487 тысяч;
• масса: около 27 тонн;
• мощность: 174 кВт;
• память: 20 буквенно-численных комбинаций;
• скорость работы: сложение – 5 тыс. операций в сек, умножение – 357 операций в сек.

Для ввода и вывода данных на ENIAC применялся табулятор со скоростью 125 и 100 карт в минуту, соответственно.

За время проведения испытаний ЭВМ обработало больше 1 млн. перфокарт.

А единственным серьёзным даже для своего времени недостатком машины, в сотни раз ускорившей процесс вычисления по сравнению с предшественником, были размеры – почти в 2 раза больше, чем у «Марк-1».

Рис. 3 Второй в мире компьютер «ЭНИАК».

EDVAC

Усовершенствованная ЭВМ EDVAC (тоже созданная Эккертом и Мосли) могла проводить расчёты уже не только на основе перфокарт, но и с помощью содержащейся в памяти программы.

Такая возможность появилась в результате применения ртутных трубок, запоминающих информацию, и двоичной системы, существенно упростившей вычислении и количество ламп.

Результатом работы группы американских учёных стал компьютер с памятью около 5,5 Кбайт, состоящий из таких элементов:

• устройства для чтения и записи информации с магнитной ленты;
• осциллографа для контроля работы ЭВМ;
• устройства, принимающего сигналы от управляющих элементов и передающего их вычислительным модулям;
• таймера;
• устройств для проведения вычислений и запоминания информации;
• временных регистров (в современной терминологии – «буферов обмена»), хранящих по одному слову.

Компьютер, занимающий площадь в 45,5 кв. м., тратил около 0,000864 секунд на сложение и вычитание и 0,0029 с на умножение и деление.

Его масса достигала всего 7,85 тонны – намного меньше по сравнению с ENIAC. Мощность прибора – всего 50 кВт, а количество диодных ламп составляло всего 3,5 тысячи штук.

Рис. 4 Компьютер «Эдвак».

Вам это может быть интересно:

Сколько существует поколений компьютеров?

Хотя разработка компьютерных технологий началась примерно в 1940 году, развитие этой технологии началось примерно в 1946 году с первого поколения компьютеров и с тех пор постоянно развивается. На данный момент существует пять поколений компьютеров .

Пять поколений компьютеров перечислены ниже:

Каждое из этих поколений компьютеров также обсуждается ниже с необходимыми деталями и соответствующими изображениями. Разберем подробно каждое поколение:

Первое поколение (1946 — 1959)

Это самое раннее поколение компьютеров, известное как первое поколение компьютеров. Период первого поколения считается с 1946 по 1959 год. В первом поколении компьютеры разрабатывались с использованием электронных ламп в качестве базовой технологии. В компьютерах первого поколения использовался машинный язык, язык программирования самого низкого уровня, поэтому он мог легко обрабатываться и пониматься компьютерами.

ENIAC, сокращение от Electronic Numeric Integrated and Calculator, является наиболее популярным примером компьютера первого поколения. Другие примеры включают UNIVAC, EDVAC, EDSAC, IBM-650, IBM-701, Manchester Mark 1, Mark 2, Mark 3 и т. д.

Преимущества компьютеров первого поколения

Ниже перечислены основные преимущества компьютеров первого поколения:

• Электронные лампы использовались в компьютерах первого поколения, и это поколение помогло внедрить компьютерные устройства.
• Благодаря использованию машинных языков компьютеры этого поколения были быстрее на раннем этапе развития.
• Компьютеры могли выполнять вычисления за миллисекунды.

Ниже перечислены основные недостатки компьютеров первого поколения:

• Компьютеры первого поколения были очень большими и могли покрыть целую комнату.
• Компьютеры этого поколения выделяли слишком много тепла и требовали большой системы охлаждения.
• Емкость запоминающих устройств в компьютерах в этом поколении была очень низкой.

Второе поколение (1959-1965)

Второе поколение компьютеров началось с широкого использования транзисторов. В этом поколении электронные лампы больше не были основной технологией. Их заменили транзисторы. Период второго поколения считается с 1959 по 1965 год. Магнитные сердечники (как первичные запоминающие устройства) и магнитные ленты (как вторичные запоминающие устройства) также использовались для требований к памяти в компьютерах.

Во втором поколении компьютеры использовали языки ассемблера вместо двоичных машинных языков. Кроме того, в этом поколении были представлены ранние версии языков высокого уровня, такие как COBOL и FORTRAN

CDC-3600 и IBM-7094 — самые популярные компьютеры второго поколения. К другим примерам относятся компьютеры серий UNIVAC-1108, IBM-7070, CDC-1604, IBM-1400, серии IBM-1600, серии IBM-7000, Honeywell-400 и т. д.

Преимущества компьютеров второго поколения

Ниже перечислены основные преимущества компьютеров второго поколения:

• Транзистор помог сделать компьютер второго поколения немного меньше, чем компьютер первого поколения.
• Благодаря технологии магнитного сердечника компьютеры этого поколения могут хранить инструкции в памяти.
• Компьютеры стали быстрее, надежнее и могли выполнять вычисления за микросекунды.

Ниже перечислены основные недостатки компьютеров второго поколения:

• Во втором поколении по-прежнему требовалась система охлаждения.
• Компьютеры второго поколения требовали регулярного обслуживания.
• Стоимость компьютера все еще оставалась высокой; однако меньше, чем компьютер первого поколения.

Третье поколение (1965 — 1971)

Третье поколение компьютеров характеризовалось использованием в компьютерах интегральных схем (ICs), а не транзисторов. Период третьего поколения считается с 1965 по 1971 год. В этом поколении интегральные схемы использовались как основная часть технологии. Интегральные схемы были очень маленькими по размеру и помогли сделать компьютер меньше, чем его предшественник.

Кроме того, в этом поколении были представлены усовершенствованные устройства ввода-вывода, такие как мышь, клавиатура и монитор. До появления этих устройств в компьютерах использовались перфокарты и распечатки. Что касается языков, компьютеры третьего поколения использовали языки более высокого уровня, такие как COBOL, BASIC, ALGOL-68, PASCAL PL/1, FORTRAN-II-IV и т. д.

Компьютеры, разработанные в рамках семейства IBM-360, являются лучшими образцами компьютеров третьего поколения. Другие примеры включают PDP-8, PDP-11, TDC-316, Honeywell-6000 series, ICL 2900 и т. д. Кроме того, в сегодняшнем поколении компьютеров до сих пор используются интегральные схемы.

Преимущества компьютеров третьего поколения

Ниже перечислены основные преимущества компьютеров третьего поколения:

• Компьютеры третьего поколения были меньше компьютеров предыдущего поколения, что делало компьютеры второго поколения портативными и доступными для коммерческого использования по относительно низким ценам.
• Компьютеры были быстрыми, надежными и могли выполнять вычисления за наносекунды. У них также было больше места для хранения.
• Компьютеры третьего поколения производили меньше тепла и стали более энергоэффективными, чем компьютеры предыдущего поколения.

Ниже перечислены основные недостатки компьютеров третьего поколения:

• Для компьютеров третьего поколения также требовалась система охлаждения.
• В то время производство и обслуживание интегральных схем было трудным.
• Цена на компьютеры третьего поколения для личных нужд оставалась высокой.

Четвертое поколение (1971-1980)

Период четвертого поколения рассматривается с 1971 по 1980 год. В течение этого поколения разрабатывались компьютеры, в которых микропроцессор был основным компонентом технологии. Микропроцессоры также были основаны на технологиях LSI (крупномасштабная интеграция) и VLSI (очень крупномасштабная интеграция). Они были разработаны путем сборки нескольких интегральных схем на одном кремниевом кристалле.

Микропроцессоры не только помогли уменьшить размеры компьютеров, но также сделали их такими мощными и надежными. Благодаря своим компактным размерам компьютеры стали доступны для личного использования в четвертом поколении. Кроме того, в компьютерах этого поколения использовались языки программирования высокого уровня, такие как C, C ++, DBASE и др. В компьютерах этого поколения также использовались сетевые распределенные операционные системы с разделением времени.

IBM-5100, Altair-8800 и Micral — самые популярные компьютеры четвертого поколения. Другие примеры включают PDP-11, DEC-10, IBM-4341, STAR-1000, CRAY-1, CRAY-X-MP и т. Д. Кроме того, микропроцессоры все еще используются в сегодняшнем поколении (пятое поколение компьютеров). Однако в нынешнем поколении они не считаются базовой технологией.

Преимущества компьютеров четвертого поколения

Ниже перечислены основные преимущества компьютеров четвертого поколения:

• Благодаря компактным размерам компьютер стал широко доступен для коммерческого и личного использования. Это также привело к революционному использованию персональных компьютеров (ПК).
• Компьютеры четвертого поколения были быстрее, меньше, надежнее и энергоэффективнее своих предшественников. Кроме того, у компьютеров четвертого поколения была большая доступность хранилища.
• Значительно снижено количество тепла в компьютерах четвертого поколения. Выделяемое тепло было почти незначительным, и, следовательно, в системе кондиционирования больше не было необходимости.

Ниже перечислены основные недостатки компьютеров четвертого поколения:

• Создание схем СБИС и микропроцессоров было сложным и требовало сложных технологий и передовых технических навыков.
• Вентилятор охлаждения был включен в компьютеры вместо системы кондиционирования воздуха. Эти охлаждающие вентиляторы создавали шум при интенсивном использовании компьютеров.
• В компьютерах четвертого поколения по-прежнему использовались интегральные схемы, поэтому для создания и сборки этих ИС требовались высокие технические навыки.

Пятое поколение (с 1980 г. по настоящее время)

Компьютеры пятого поколения основаны на технологии ULSI (Ultra Large Scale Integration), программном обеспечении AI (искусственный интеллект) и аппаратном обеспечении параллельной обработки. ULSI произвел революцию в разработке микропроцессоров. Теперь около десяти миллионов электронных устройств можно собрать на одной микросхеме микропроцессора. С другой стороны, AI помогает компьютерам эффективно реагировать на естественные языки.

Считается, что период пятого поколения начался в 1980 году и продолжается. Это означает, что нынешнее поколение — это пятое поколение компьютеров. В компьютерах пятого поколения интегральные схемы все еще используются для удовлетворения различных потребностей. Однако основная технология — это AI, где еще есть возможности для улучшения.

В пятом поколении компьютеры особенно основаны на логическом программировании и массовых параллельных вычислениях. В этом поколении поддерживаются все языки высокого уровня. Некоторые из таких языков включают C, C ++, Java, .NET и др. Кроме того, используются многопоточные и распределенные операционные системы. Распространенными примерами компьютеров пятого поколения являются настольные ПК, ноутбуки, ноутбуки, Chromebook, Ultrabook, планшеты и т. д.