Поколение ЭВМ: от ламповых “монстров” к интегральным микросхемам
Немногим более 50 лет прошло с тех пор, как появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько поколений вычислительных машин, а первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительной техники.
Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений — за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это прежде всего их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим — к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.
ЭВМ первого поколения
Они были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.
Например, одна из первых ЭВМ – ENIAC представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.
Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор.
Примеры компьютеров третьего поколения
Некоторые источники утверждают, что третье поколение компьютеров началось с разработки компьютера IBM 360. Он был разработан для обеспечения высокоскоростной обработки данных для различных научных задач, таких как прогнозирование погоды, исследование космоса, теоретическая астрономия и субатомная физика. Однако разработка этого компьютера третьего поколения обошлась примерно в 5 миллиардов долларов.
Было много последовательных моделей компьютеров IBM 360. Считается, что IBM 360 Model 50 примерно в 263 раза быстрее, чем компьютер ENIAC первого поколения. Кроме того, он был способен выполнять примерно 500 000 сложений или вычитаний в секунду. Более продвинутая версия IBM 360, получившая название IBM 360 Model 91, по оценкам, решала более 1000 проблем, а также приблизительно 200 миллиардов вычислений в секунду.
Хотя интегральные схемы были основным компонентом компьютеров третьего поколения, они все еще используются в компьютерах. Однако они не используются в качестве основного компонента в современных компьютерах. Даже по прошествии многих лет корни компьютеров сегодняшнего поколения (пятое поколение) уходят в третье поколение.
Некоторые другие примеры компьютеров третьего поколения перечислены ниже:
- IBM 370/168
- Honeywell серии 6000
- PDP 8 (где PDP означает обработчик персональных данных)
- PDP 11
- ВМТ 316
- ICL 2900 и др.
uCrazy.ru
Каждый этап развития ЭВМ определяется совокупностью элементов ЭВМ, из которых строились компьютеры — элементной базой.
С изменением элементной базы ЭВМ значительно изменялись характеристики, внешний вид, габариты, возможности компьютеров. Через каждые 8 — 10 лет происходил резкий скачок в конструкции и способах производства ЭВМ.
ЭВМ первого поколения
В октябре 1945 года в США был создан первый компьютер ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator — электронный числовой интегратор и вычислитель).
В ЭВМ первого поколения использовались электронные лампы. Так, фирма IBM в 1952 году выпустила первый промышленный компьютер IBM-701, содержащий 4000 электронных ламп и 12000 германиевых диодов. Один компьютер этого типа занимал площадь порядка 30 кв. метров, потреблял много электроэнергии, имел низкую надежность. Поиск неисправности составлял 3-5 дней.
ЭВМ второго поколения
ЭВМ второго поколения составляли транзисторы, они занимали меньше места, потребляли меньше электроэнергии и были более надёжными. В 1955 году в США было объявлено о разработке полностью транзисторной ЭВМ — TRADIC включающей 800 транзисторов и 11000 диодов. В 1958 году машина Philco — 2000 содержала 56 тыс. транзисторов, 1, 2 тыс. диодов и 450 электронных ламп.
Наивысшим достижением отечественной вычислительной техники созданной коллективом С.А. Лебедева явилась разработка в 1966 году полупроводниковой ЭВМ БЭСМ-6 с производительностью 1 млн. операций в секунду.
ЭВМ третьего поколения
ЭВМ третьего поколения обязано созданием интегральной схемы (ИC) в виде одного кристалла, в миниатюрном корпусе которого были сосредоточены транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы. Создание процессоров осуществлялось на базе планарно-диффузионной технологии.
В 1964 году фирма IBM объявила о создании модели IBM-360, производительность её достигала несколько миллионов операций в секунду, объём памяти значительно превосходил машины второго поколения. В 1966 — 67 гг. ЭВМ 3-го были выпущены фирмами Англии, ФРГ, Японии.
В 1969 году СССР совместно со странами СЭВ была принята программа разработки машин 3-го поколения. В 1973 была выпущена первая модель ЭВМ серии ЕС, с 1975 года появились модели ЕС-1012, ЕС-1032, ЕС-1033, ЕС-1022, а позже более мощная ЕС-1060.
При развитии ЭВМ третьего поколения, начиная с 60-х годов, элементарная база перестала быть определяющим признаком поколения. Предпочтение стали отдавать архитектуре (составу аппаратных средств), функционально-структурной организации и программному обеспечению. Миникомпьютеры для народного хозяйства обозначались СМ ЭВМ (Система малых ЭВМ).
ЭВМ четвертого поколения
Совершенствование интегральных схем привело к появлению микропроцессоров, выполненных в одном кристалле, включая оперативную память (БИС — большие интегральные схемы), что ознаменовало переход к четвертому поколению ЭВМ. Они стали менее габаритными, более надежными и дешевыми. Создание ЭВМ четвертого поколения привело к бурному развитию мини- и особенно микро- ЭВМ — персональных компьютеров (1968 г.), которые позволили массовому пользователю получить средство для усиления своих интеллектуальных возможностей. В свою очередь персональные ЭВМ (ПВМ) развивались по этапам: появились сначала 8-ми, 16-ти, а затем и 32-х разрядные ЭВМ. Шина данных современного компьютера 64-х разрядная.
К ЭВМ четвертого поколения относятся ПЭВМ “Электроника МС 0511” комплекта учебной вычислительной техники КУВТ УКНЦ, а также современные IBM — совместимые компьютеры, на которых мы работаем.
ЭВМ пятого поколения
В 1980-егоды стало ясно, что использование компьютерной техники позволило резко повысить производительность труда при обработке больших потоков информации, сфера внедрения ЭВМ активно расширялась во все отрасли народного хозяйства. А это заставило разработчиков совершенствовать компьютерную технику. Постепенно прорисовывались требования к ЭВМ пятого поколения. Они должны:
накапливать и хранить большие массивы информации и оперативно ее выдавать пользователю;
анализировать информацию и выдавать оптимальные решения, т. е. быть интеллектуальным компьютером;
общаться с помощью голоса на языке пользователя, воспринимать и обрабатывать текстовую и графическую информацию;
объединить в сети ЭВМ различных классов для обработки и передачи информации на большие расстояния.
В ЭВМ пятого поколения предусматривается другой принцип работы процессоров и способы обработки информации в них. В настоящее время компьютеров пятого поколения, пока, не создано.
Технологические особенности первого поколения ЭВМ
Собственно, исходя из каких критерий определяется первое поколение развития ЭВМ? Таковым IT-специалисты считают, прежде всего, компонентную базу в виде вакуумных ламп. Машины первого поколения к тому же обладали рядом характерных внешних признаков – огромный размер, очень большое энергопотребление.
Вычислительная их мощность также была относительно скромна, она составляла несколько тысяч герц. Вместе с тем ЭВМ первого поколения содержали многое, что есть в современных компьютерах. В частности, это машинный код, позволяющий программировать команды, а также запись данных в память (с помощью перфокарт и электростатических трубок).
ЭВМ первого поколения требовали высочайшей квалификации человека, их использующего. Требовалось не только владение профильными навыками (выражающимися в работе с перфокартами, знании машинного кода и т.д.), но, как правило, также и инженерные знания в области электроники.
В ЭВМ первого поколения, как мы уже сказали, уже была оперативная память. Правда, ее объем был исключительно скромным, он выражался в сотнях, в лучшем случае – в тысячах байт. Первые модули ОЗУ для ЭВМ с трудом можно было классифицировать как электронный компонент. Они представляли собой наполненные ртутью емкости в виде трубок. Кристаллы памяти фиксировались на определенных их участках, и тем самым данные сохранялись. Однако достаточно скоро после изобретения первых ЭВМ появилась более совершенная память на базе ферритовых сердечников.
Лучшие изобретатели компьютеров третьего поколения
Есть пять выдающихся фигур так называемого третьего поколения компьютеров:
Джек Сент-Клер Килби и Роберт Нортон Нойс
Килби это тот, кто, в 1959 г. разрабатывает интегральную схему. Нойве а делает то же самое с творением, имеющим разрешено решать задачи зачатие предыдущего всего за полгода.
Тед Хофф
Тед Хофф — инженер, который изобрел микропроцессор в 1969 году. . Действительно, вы ничего не читали об этом элементе, потому что он не является частью событий, которые отмечают эту третью историю вычислений. Хотя это изобретение было до и после спустя годы, и, конечно, хотя мы будем говорить о нем снова, если необходимо, мы не можем забыть, что его изобретение произошло во втором поколении, хотя после того, как было описано и начали использоваться.
Томас Курц и Джон Кемени
«ОБНОВЛЕНИЕ ✅ Вы хотите знать, каково происхождение, история и эволюция компьютеров и их третьего поколения? ⭐ ВОЙДИТЕ ЗДЕСЬ ⭐ и узнайте его временную шкалу ✅ ЛЕГКО и БЫСТРО ✅ »
Мы снова находим двух личностей, которые на самом деле не предлагали ничего революционного в этом поколении, но именно в ней они изобрели то, что будет успешным спустя годы.
Ученый и профессор, оба работали в 1964 году над разработкой BASIC , язык программирования, который вы наверняка очень хорошо знаете и который, без сомнения, был главным действующим лицом в программировании микрокомпьютеров, которые должны были появиться, а также в миникомпьютерах того времени. .
Второе поколение компьютеров (1960-1970гг)
Базовым элементом этого поколения стали полупроводниковые приборы — диоды, биполярные транзисторы, тороидальные ферритовые микротрансформаторы.
Один транзистор заменял $40$ ламп, работал со скоростью в несколько десятков тысяч операций в секунду и потреблял мало электроэнергии. Применение транзисторов резко сократило габариты компьютеров и сделало их более дешевыми.
Более низкая стоимость расширила круг пользователей, поэтому именно в это время разработчики компьютеров заговорили о необходимости программной совместимости. Вскоре появились первые универсальные языки программирования – Фортран, Алгол, Кобол. Теперь уже компьютеры могли широко использоваться в промышленности и банковском деле для выполнения рутинных операций. В 1964 году появился первый монитор.
Пятый вид поколения ЭВМ
В поздние 1980 годы история развития ЭВМ (поколения ЭВМ) отмечает новый этап – появляются машины пятого вида поколения. Возникновение этих устройств связывают с переходами к микропроцессорам. С точки зрения структурных построений характерны максимальные децентрализации управлений, говоря о программных и математических обеспечениях – переходы на работу в программной сфере и оболочке.
Производительность пятого поколения ЭВМ – 10 8 –10 9 операций за секунду. Для этого типа агрегатов характерна многопроцессорная структура, которая созданная на микропроцессорах упрощенных типов, которых применяется множественное количество (решающее поле или среда). Разрабатываются электронно-вычислительные типы машин, которые ориентированы на высокоуровневые типы языков.
В данный период существуют и применяются две противоположные функции: персонификации и коллективизации ресурсов (коллективные доступы к сети).
Из-за вида операционной системы, которая обеспечивает простоту общения с электронно-вычислительными машинами пятого поколения, огромной базы программ прикладного типа из различных сфер человеческой деятельности, а также низких цен ЭВМ становится незаменимой принадлежностью инженеров, исследователей, экономистов, врачей, агрономов, преподавателей, редакторов, секретарей и даже детей.
