Вычислительные машины второго поколения ЭВМ
Электронно-вычислительные машины II поколения относят к 1955–1964 гг. Разработчики перешли от ламп накаливания к полупроводникам. Основой компьютеров данного периода стали транзисторы в качестве элементной базы. Замена радиоламп на триоды и диоды улучшила характеристики ЭВМ:
- уменьшились размеры вычислительной техники;
- устройства стали надежнее;
- новые аппараты были менее энергозатратными;
- быстродействие транзисторных машин возросло до сотен тысяч операций в секунду;
- объем внутренних запоминающих устройств вырос в сотни раз;
- появилась возможность создания информационно-справочных и поисковых систем.
Первыми о разработке полупроводникового устройства объявили американские ученые. В 1954 году Джин Говард Фелкер из компании Bell Labs создал машину под названием TRADIC на 800 транзисторах и 11 000 германиевых диодах. В 1958 году инженеры данной компании выпустили компьютер «Philco-2000», состоящий из 56 000 транзисторов и 1200 диодов. Хотя разработчики утверждали, что это полностью полупроводниковое устройство, в его составе было 450 электронных ламп.
Наряду с США в 1958 году транзисторные компьютеры выпустила Англия, Германия и Япония. В 1960 году вычислительная техника на полупроводниках появилась во Франции, Италии и СССР. В Советском Союзе над построением машины «Раздан-2» работала группа ученых под руководством Ефима Брусиловского. Серийный выпуск советского аппарата начали в 1961 году.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Второе поколение ЭВМ также включало в себя компьютеры на параметронах и магнитных элементах. В СССР во главе с Николаем Брусенцовым появилось устройство «Сетунь». Особенностью данной ЭВМ была работа в троичной системе счисления.
Скачок в компьютерной науке совершили американские инженеры, разработавшие в 1960 году систему «Stretch». Ученые добились увеличения скорости работы ЭВМ в 100 раз благодаря 169 тыс. дрейфовым транзисторам с тактовой частотой переключения в 100 МГц.
Важным событием в развитии вычислительной техники II поколения стали английские компьютеры «Atlas», созданные в 1961 году. Впервые в них применялись принципы виртуальной памяти.
В 1961 году американская фирма Control Data разработала проект вычислительной машины с многопроцессорной обработкой: большое количество арифметико-логических устройств с 10 периферийными процессорами. Такое решение позволило аппарату совершать более 3 млн операций в секунду.
В СССР технология машины «Раздан-2» применялась в порядка 30 последующих моделях. Завод им. С. Орджоникидзе в Минске выпустил компьютер «Минск-2», а затем модифицированные «Минск-22», «Минск-22М», «Минск-23» «Минск-32». Белорусские устройства получили применение в автоматизации различных отраслей народного хозяйства.
В Советском Союзе под руководством Виктора Глушкова созданы малые агрегаты «Проминь» (1962 г.), «Мир» и «Мир-1» (1965 г.), «Мир-2» (1969 г.). Эти изобретения применялись в научно-исследовательской деятельности.
В 1964 году в Пензе во главе с Баширом Рамеевым выпущена ЭВМ «Урал», модифицированная в 1965 году в «Урал-11» и в 1967 году в «Урал-16». Техника серии «Урал» обладала стандартизированной системой связи с периферийными устройствами.
Параллельно с созданием транзисторных компьютеров ученые разрабатывали языки программирования для удобства при наборе программ. К первым из таких языков относятся АЛГОЛ, созданный разработчиками Ассоциации по вычислительной технике США.
Нулевое поколение. Механические вычислители
Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.
В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.
В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.
Поколения компьютеров: краткое описание
В соответствии с общепринятой методикой оценки развития вычислительной техники первым поколением считались ламповые компьютеры, вторым —транзисторные, третьим — компьютеры на интегральных схемах, а четвёртым — с использованием микропроцессоров.
Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы.
Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», Минск-1, Урал-1, Урал-2, Урал-3, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан» (рис. 2.1).
ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.
Второе поколение ЭВМ (1959–1967) появилось в 60-е гг. ХХ века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов (рис. 2.2, 2.3). Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.
Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития ПО.
Третье поколение ЭВМ (1968–1973). Элементная база ЭВМ – малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ и резко снизить цены на аппаратное обеспечение. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие, повышенную надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.
Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня.
Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее ПО. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека
Пятое поколение ЭВМ (1990 – настоящее время) создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.
6. Организация компьютерных систем
Процессоры
На рис. 2.1 показана структура обычного компьютера с шинной организацией. Центральный процессор — это мозг компьютера. Его задача — выполнять программы, находящиеся в основной памяти. Он вызывает команды из памяти, определяет их тип, а затем выполняет одну за другой. Компоненты соединены шиной, представляющей собой набор параллельно связанных проводов, по которым передаются адреса, данные и сигналы управления. Шины могут быть внешними (связывающими процессор с памятью и устройствами ввода-вывода) и внутренними.
Рис. 2.1. Схема компьютера с одним центральным процессором и двумя устройствами ввода-вывода
Процессор состоит из нескольких частей. Блок управления отвечает за вызов команд из памяти и определение их типа. Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические операции (например, сложение) и логические операции (например, логическое И).
Внутри центрального процессора находится память для хранения промежуточных результатов и некоторых команд управления. Эта память состоит из нескольких регистров, каждый из которых выполняет определенную функцию. Обычно размер всех регистров одинаков. Каждый регистр содержит одно число, которое ограничивается размером регистра. Регистры считываются и записываются очень быстро, поскольку они находятся внутри центрального процессора.
Самый важный регистр — счетчик команд, который указывает, какую команду нужно выполнять следующей. Название «счетчик команд» не соответствует действительности, поскольку он ничего не считает, но этот термин употребляется повсеместно1. Еще есть регистр команд, в котором находится выполняемая в данный момент команда. У большинства компьютеров имеются и другие регистры, одни из них многофункциональны, другие выполняют лишь какие-либо специфические функции.
7. Программное обеспечение. Основная память.
Вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти компьютера, составляет его программное обеспечение (ПО).
Выберите все характеристики для компьютеров второго поколения
«Появление электронных вычислительных машин совершило переворот в применении математики для решения важнейших проблем физики, механики, астрономии, химии и других наук.» — академик С.А. Лебедев
Электронная вычислительная машина, компьютер — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
Развитие ЭВМ делится на несколько периодов. Поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от друга элементной базой и математическим обеспечением.
ЭВМ 2-го поколения были разработаны в 1950-х- начале 1960-х гг. В качестве основного элемента были использованы уже не электронные лампы, а полупроводниковые диоды и транзисторы , а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны — далекие предки современных жестких дисков. Компьютеры стали более надежными, быстродействие их повысилось, потребление энергии уменьшилось, уменьшились габаритные размеры машин.
С появлением памяти на магнитных сердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Главный принцип структуры — централизация. Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках. Кроме этого, появилась возможность программирования на алгоритмических языках. Были разработаны первые языки высокого уровня — Фортран, Алгол , Кобол . Быстродействие машин 2-го поколения уже достигала 100-5000 тыс. оп. /сек.
Характерные черты ЭВМ второго поколения
1.Элементная база – транзисторы
2.Соединение элементов – печатные платы и навесной монтаж.
3.Габариты – ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек
4.Быстродействие – 100 – 500 тыс. операций в секунду.
5.Программирование – на алгоритмических языках, появление ОС. Оперативная память – 2 – 32 Кбайт.
6.Введен принцип разделения времени.
7.Введен принцип микропрограммного управления.
8.Недостаток – несовместимость программного обеспечения.
БЭСМ-6 была разработана группой инженеров под руководством С.А. Лебедева в 1965г., поступила в производство в 1968 году. Всего было выпущено 367 моделей. БЭСМ-6 – это первая суперЭВМ, сконструированная на элементной базе второго поколения.
БЭСМ-6 имеет достойные технические показатели:
быстродействие – около 1 млн. операций/с.;
объем ОЗУ – от 32 до 128 тысяч слов;
тактовая частота – 9 МГц;
элементная база – 60 тыс. транзисторов;
время умножения – 1,9 мкс;
время деления – 4,9 мкс;
время выполнения логических поразрядных операций – 0,5 мкс.
Для БЭСМ-6 существовало много реализаций популярных на то время языков программирования: Алгол, Фортран, Паскаль, АПЛ, Лисп, Плэнер и т.д.
«МИР» — серийная ЭВМ для инженерных расчётов, создана в 1965 году Институтом кибернетики Академии наук УССР, под руководством академика В. М. Глушкова.
Одна из первых в мире однопользовательских ЭВМ. Выпускалась для использования в учебных заведениях, инженерных бюро, научных организациях. В 1968 году машина Система счисления десятичная (двоично-десятичная). Числа могли быть представлены как целые десятичные со знаком, с десятичным порядком и с плавающей запятой. В комплект машины входила электрическая печатная машинка Soemtron для ввода и вывода информации со скоростью 7 знаков в секунду.
Элементная база семейства «МИР» выполнена на унифицированных потенциальных элементах «МИР-1», выполненных в модульном исполнении.
Характеристики машины « МИР-1 »
Оперативная память: 409612-разрядных слов
Внешняя память: 8-дорожечная перфолента
Быстродействие: 200–300 оп/сек для операций над 5-разрядными числами, типа управления — 50’000 оп/сек, среднее — 3000–4000 оп/сек
II ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ
•Элементная база – электронно-вакуумные лампы.
• Соединение элементов – навесной монтаж проводами.
• Габариты – ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.
• Быстродействие – 10-20 тыс. операций в секунду.
• Эксплуатация – сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
• Программирование – машинные коды.
• Оперативная память – до 2 Кбайт.
• Ввод и вывод данные с помощью перфокарт, перфолент.
ПРЕДПОСЫЛКИ ПОЯВЛЕНИЯ ЭВМ II ПОКОЛЕНИЯ
23 декабря 1947 года трое сотрудников исследовательской лаборатории Bell Telephone Laboratories Джон Бардин, Уолтер Бремен и Уильям Шокли продемонстрировали свое изобретение, получившее название транзистор.
Грейс Хоппер — офицер ВМФ США и руководитель группы программистов, в то время капитан (в дальнейшем единственная женщина в ВМФ — адмирал) разработала первую транслирующую программу, которую она назвала компилятором .
Эта программа производила трансляцию на машинный язык всей программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме
Морис Уилкс в Великобритании на конференции в Манчестерском университете представил доклад «наилучший метод конструирования автоматической машины», в которой представил идею микропрограммирования
М.Уилкс совместно с Д.Уиллером и С.Гиллом написали первый учебник по программированию.»Составление программ для электронных счетных машин» (русский перевод — 1953 год).
1955 год. создание первой ЭВМ на транзисторах «Традис». «Традис» — первый транзисторный компьютер фирмы «Белл телефон лабораторис» — содержал 800 транзисторов, каждый из которых был заключен в отдельный корпус.
1958 г. – в СССР создана ЭВМ М-20 со средним быстродействием 20 тыс. операций в секунду – самая мощная ЭВМ 50-х годов в Европе.
Г. — Дж. Маккарти и К. Стрейчи предложили концепцию разделения времени работы компьютера.
Г. – сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.
II ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ
•Элементная база – полупроводниковые элементы (транзисторы)
• Соединение элементов – печатные платы и навесной монтаж.
• Габариты – ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек
• Быстродействие – 100 – 500 тыс. операций в секунду.
• Эксплуатация – вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность – оператор ЭВМ.
• Программирование – на алгоритмических языках, появление ОС.
• Оперативная память – 2 – 32 Кбайт.
• Введен принцип разделения времени.
• Введен принцип микропрограммногоуправления.
• Недостаток – несовместимость программного обеспечения.
1958 год Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor независимо друг от друга изобретают интегральную схему.
1961 год в продажу поступила первая выполненная на пластине кремния интегральная схема (ИС).
1962 год.Стив Рассел разработал первую компьютерную игру Star War.
III ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ
1964 год. Фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения. Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью 1965 год – начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM 360 (США).
1964 год. Фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения. Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью.1965 год – начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM 360 (США).
1965 год Профессорами Дартмутского колледжа Томом Куртцем и Джоном Кемени для обучения студентов, незнакомых с вычислительной техникой был разработан язык BASIC (Beginners all-parpouse sumbolic instraction code — многоцелевой язык символических инструкций для начинающих).
1967 годСоздание высокопроизводительной и оригинальной по архитектуре вычислительной системы БЭСМ-6 , под руководством С.А. Лебедева и В.А. Мельникова. В ЭВМ БЭСМ-6 использовались 60 тыс. транзисторов и 200 тыс. полупроводниковых диодов.
Имела исключительно высокое быстродействие – 1 млн. операций в секунду.
БЭСМ-6 и пульт управления
1969 год. Фирма IBM разделила понятия: аппаратные средства (hardware) и программные средства (software).
Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.
Сотрудники фирмы Bell Laboratories Кен Томпсон и Деннис Ритчи приступили к разработке операционной системы UNIX.
В 1972 году Bell Laboratories начала выпускать официальные версии UNIX.
29 октября 1969 годаДень рождения сети ИНТЕРНЕТ.
В этот день была предпринята самая первая попытка дистанционного подключения к компьютеру, находившемуся в исследовательском центре Стэндфордского университета (SRI), с другого компьютера, который стоял в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). Удаленные друг от друга на расстояние 500 километров, SRI и UCLA стали первыми узлами будущей сети ARPANet.
Затем к сети подключили еще два узла: Калифорнийский университет Санта-Барбары (UCSB) и Университет штата Юта (UTAH) . Октябрь 1971 года
Американский инженер Рэй Томлинсон отправил с одного компьютера на другой послание с содержанием «QWERTYUIOP» (набор клавиш верхней строки стандартной клавиатуры). Письмо дошло и, таким образом, открыло новую главу в истории человеческого общения – электронную почту.
Первым в истории адресом электронной почты был tomlinson@bbn-tenexa. Знак «@» — это разделитель адреса электронной почты, который называется «эт-символ» (at-sign).. В русском он называется «собакой«, в Германии «висящей обезьяной«, в Греции — «маленькой уткой«, в Дании — «хоботом слона«, в Польше – «кошечкой», в Турции – «розочкой».
1971 год Фирма IBM выпустила первый гибкий магнитный диск. Коллектив под руководством Алана Шугарта придумывает первый, восьмидюймовый флоппи-диск (емкостью 80 Кбайт).
Дата добавления: 2019-09-13 ; просмотров: 534 ; Мы поможем в написании вашей работы!
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.016)
