Область применения эвм первого поколения: Поколение ЭВМ

Поколение ЭВМ

Содержание раздела: Поколения ЭВМ 1948 — 1958 гг., первое поколение ЭВМ 1959 — 1967 гг., второе поколение ЭВМ 1968 — 1973 гг., третье поколение ЭВМ 1974 — 1982 гг., четвертое поколение ЭВМ 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. Первое поколение ЭВМ (1948 — 1958 гг.) 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”, M-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан». Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2—3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных знаков. В 1958 г. появилась машина M-20 с памятью 4К и быстродействием около 20 тысяч операций в секунду. В машинах первого поколения были реализованы основные логические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепции Джона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе и исходным данным (числам). Этот период явился началом коммерческого применения электронных вычислительных машин для обработки данных. В вычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы и внешняя память на магнитном барабане. Они были опутаны проводами и имели время доступа 1х10-3 с. Производственные системы и компиляторы пока не появились. В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти на магнитных сердечниках. Надежность ЭВМ этого поколения была крайне низкой. В начало страницы Второе поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг.) 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 увеличело 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 программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д. К ЭВМ второго поколения относятся: ЭВМ М-40, -50 для систем противоракетной обороны; Урал -11, -14, -16 — ЭВМ общего назначения, ориентированные на решение инженерно-технических и планово-экономических задач; Минск -2, -12, -14 для решения инженерных, научных и конструкторских задач математического и логического характера; Минск-22 предназначена для решения научно-технических и планово-экономических задач; БЭСМ-3 -4, -6 машин общего назначения, ориентированных на решение сложных задач науки и техники; М-20, -220, -222 машина общего назначения, ориентированная на решение сложных математических задач; МИР-1 малая электронная цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения широкого круга инженерно-конструкторских математических задач, «Наири» машина общего назначения, предназначеная для решения широкого круга инженерных, научно-технических, а также некоторых типов планово-экономических и учетно-статистических задач; Рута-110 мини ЭВМ общего назначения; и ряд других ЭВМ. ЭВМ БЭСМ-4, М-220, М-222 имели быстродействие порядка 20—30 тысяч операций в секунду и оперативную память—соответственно 8К, 16К и 32К. Среди машин второго поколения особо выделяется БЭСМ-6, обладающая быстродействием около миллиона операций в секунду и оперативной памятью от 32К до 128К (в большинстве машин используется два сегмента памяти по 32К каждый). Данный период характеризуется широким применением транзисторов и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода. В конце указанного периода появились универсальные и достаточно эффективные компиляторы для Кобола, Фортрана и других языков. Была достигнута уже величина времени доступа 1х10-6 с, хотя большая часть элементов вычислительной машины еще была связана проводами. Вычислительные машины этого периода успешно применялись в областях, связанных с обработкой множеств данных и решением задач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учреждениях и банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработки данных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных. Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически не использовались. Именно в этот период возникла профессия специалиста по информатике, и многие университеты стали предоставлять возможность получения образования в этой области. В начало страницы Третье поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг.) Элементная база ЭВМ — малые интегральные схемы (МИС). 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. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились. В СССР в 70-е годы получают дальнейшее развитие АСУ. Закладываются основы государственной и межгосударственной, охватывающей страны — члены СЭВ (Совет Экономической Взаимопомощи) системы обработки данных. Разрабатываются универсальные ЭВМ третьего поколения ЕС, совместимые как между собой (машины средней и высокой производительности ЕС ЭВМ), так и с зарубежными ЭВМ третьего поколения (IBM-360 и др. — США). В разработке машин ЕС ЭВМ принимают участие специалисты СССР, Народной Республики Болгария (НРБ), Венгерской Народной Республики (ВНР), Польской Народной Республики (ПНР), Чехословацкой Советской Социалистической Республики (ЧССР) и Германской Демократической Республики (ГДР). В то же время в СССР создаются многопроцессорные и квазианалоговые ЭВМ, выпускаются мини-ЭВМ «Мир-31», «Мир-32», «Наири-34». Для управления технологическими процессами создаются ЭВМ сериии АСВТ М-6000 и М-7000 (разработчики В.П.Рязанов и др.). Разрабатываются и выпускаются настольные мини-ЭВМ на интегральных микросхемах М-180, «Электроника -79, -100, -125, -200», «Электроника ДЗ-28», «Электроника НЦ-60» и др. К машинам третьего поколения относились «Днепр-2», ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций — ЕС-1021 и др.), МИР-2, «Наири-2» и ряд других. Характерной чертой данного периода явилось резкое снижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образом за счет использования интегральных схем. Обычные электрические соединения с помощью проводов при этом встраивались в микросхему. Это позволило получить значение времени доступа до 2х10 -9 с. В этот период на рынке появились удобные для пользователя рабочие станции, которые за счет объединения в сеть значительно упростили возможность получения малого времени доступа, обычно присущего большим машинам. Дальнейший прогресс в развитии вычислительной техники был связан с разработкой полупроводниковой памяти, жидкокристаллических экранов и электронной памяти. В конце этого периода произошел коммерческий прорыв в области микроэлектронной технологии. Возросшая производительность вычислительных машин и только появившиеся многомашинные системы дали принципиальную возможность реализации таких новых задач, которые были достаточно сложны и часто приводили к неразрешимым проблемам при их программной реализации. Начали говорить о «кризисе программного обеспечения». Тогда появились эффективные методы разработки программного обеспечения. Создание новых программных продуктов теперь все чаще основывалось на методах планирования и специальных методах программирования. Этот период связан с бурным развитием вычислительных машин реального времени. Появилась тенденция, в соответствии с которой в задачах управления наряду с большими вычислительными машинами находится место и для использования малых машин. Так, оказалось, что миниЭВМ исключительно хорошо справляется с функциями управления сложными промышленными установками, где большая вычислительная машина часто отказывает. Сложные системы управления разбиваются при этом на подсистемы, в каждой из которых используется своя миниЭВМ. На большую вычислительную машину реального времени возлагаются задачи планирования (наблюдения) в иерархической системе с целью координации управления подсистемами и обработки центральных данных об объекте. Программное обеспечение для малых вычислительных машин вначале было совсем элементарным, однако уже к 1968 г. появились первые коммерческие операционные системы реального времени, специально разработанные для них языки программирования высокого уровня и кросс-системы. Все это обеспечило доступность малых машин для широкого круга приложений. Сегодня едва ли можно найти такую отрасль промышленности, в которой бы эти машины в той или иной форме успешно не применялись. Их функции на производстве очень многообразны; так, можно указать простые системы сбора данных, автоматизированные испытательные стенды, системы управления процессами. Следует подчеркнуть, что управляющая вычислительная машина теперь все чаще вторгается в область коммерческой обработки данных, где применяется для решения коммерческих задач. МиниЭВМ начали применяться и для решения инженерных задач, связанных с проектированием. Проведены первые эксперименты, показавшие эффективность использования вычислительных машин в качестве средств проектирования. Применение распределенных вычислительных систем явилось базой для децентрализации решения задач, связанных с обработкой данных на заводах, в банках и других учреждениях. Вместе с тем для данного периода характерным является хронический дефицит кадров, подготовленных в области электронных вычислительных машин. Это особенно касается задач, связанных с проектированием распределенных вычислительных систем и систем реального времени. В начало страницы Четвертое поколение ЭВМ (1974 — 1982 гг.) Элементная база ЭВМ — большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (или монитора)—набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека. К этому поколению можно отнести ЭВМ ЕС: ЕС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 (“Ряд 2”), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, -1700, все персональные ЭВМ (“Электроника МС 0501”, “Электроника-85”, “Искра-226”, ЕС-1840, -1841, -1842 и др.), а также другие типы и модификации. К ЭВМ четвертого поколения относится также многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус». «Эльбрус-1КБ» имел быстродействие до 5,5 млн. операций с плавающей точкой в секунду, а объем оперативной памяти до 64 Мб. У «Эльбрус-2» производительность до 120 млн. операций в секунду, емкость оперативной памяти до 144 Мб или 16 Мслов ( слово 72 разряда), максимальная пропускная способность каналов ввода-вывода — 120 Мб/с. В начало страницы

Контрольные вопросы — Развитие современных информационных технологий

1. Что понимается под современными информационными технологиями? С чем связано их развитие?

Современные информационные технологии — компьютеры и связанные с ним устройства. Их развитие связано с совершенствованием аппаратного и программного обеспечения компьютеров, с возможностью их применения для работы с различными видами данных.

2. Что понимается под поколением ЭВМ? Чем определяется смена поколений ЭВМ?

Поколение ЭВМ — совокупность электронно-вычислительных машин, относящихся к определенному периоду развития ЭВМ, в котором отмечается относительная стабильность их архитектуры, технической реализации, функциональных возможностей, аппаратного и программного обеспечения. Смена поколений ЭВМ определяется развитием электроники и высоких технологий производства.

3. Что понимается под элементной базой ЭВМ? Как она влияет на смену поколений ЭВМ?

Элементная база ЭВМ — классификация элементов и узлов ЭВМ. Переход к новой элементной базе влияет на разработку нового программного обеспечения, что дает возможность открывать новые области применения компьютерной техники.

4. Перечислите элементные базы четырех поколений ЭВМ. Почему машины всех четырех поколений можно назвать электронно-вычислительными?

Элементная база ЭВМ первого поколения: электронно-вакуумные лампы.

Элементная база ЭВМ второго поколения: полупроводниковые элементы(транзисторы, диоды).

Элементная база ЭВМ третьего поколения: интегральные схемы.

Элементная база ЭВМ четвертого поколения: большие интегральные схемы(микросхемы).

Машины всех четырех поколений можно назвать электронно-вычислительными, потому что все они зависят от элементной базы и каждое последующее поколение использует новые разработки в области электроники, которые обеспечивают  машину большей скоростью расчетов и большей памятью по сравнению с предыдущим поколением.

5. Перечислите основные характеристики вычислительной техники первого поколения.

ЭВМ первого поколения работали на электронно-вакуумных ламп, сами машины занимали огромные пространства, потребляли много электроэнергии, были ненадежны в эксплуатации. Быстродействие составляло десятки тысяч операций в секунду. Машина работала только с числовыми данными.

6. Какое программное обеспечение использовала вычислительная техника первого поколения? Каковы области применения ЭВМ первого поколения?

Вычислительная техника первого поколения использовала только двоичные машинные коды и использовалась для проведения расчетов в науке.

7. Перечислите основные характеристики ЭВМ второго поколения.

ЭВМ второго поколения работали на транзисторах и диодах. Машины были выполнены в виде стоек, чуть выше человека и занимали значительно меньше места чем ЭВМ первого поколения, быстродействие составляло сотни тысяч операций в секунду.

8. Какое программное обеспечение использовала вычислительная техника второго поколения? Каковы области применения ЭВМ второго поколения?

ЭВМ второго поколения работала на программах написанных преимущественно на Алголе, Фортране, Коболе и других алгоритмических языках. ЭВМ второго поколения обрабатывали числовые данные для решения научных, инженерных и экономических задач.

9. Перечислите основные характеристики вычислительной техники третьего поколения.

ЭВМ третьего поколения работала на интегральных схемах, быстродействие увеличилось до миллионов операций в секунду, размеры стали такими, что для ЭВМ уже не требовалось отдельного помещения.

10. Какое программное обеспечение использовала вычислительная техника третьего поколения? Каковы области применения ЭВМ третьего поколения?

ЭВМ третьего поколения использовали операционные системы(DOS) и прикладные программы, машины могли обрабатывать числовые и текстовые данные, поэтому использовались для решения научно-технических  и управленческих задач.

11. Перечислите основные характеристики вычислительной техники четвертого поколения.

ЭВМ четвертого поколения работает с использованием больших интегральных схем (микросхем), быстродействие составляет миллионы и миллиарды операций в секунду. Компьютеры компактны.

12. Какое программное обеспечение используется вычислительной техникой четвертого поколения? Каковы области применения компьютеров?

ЭВМ четвертого поколения используются во всех сферах жизнедеятельности. Большое внимание уделяется пользовательскому интерфейсу, для удобной работы человека с компьютером.

13. Каковы возможности направления дальнейшего развития компьютерной техники?

Размеры и стоимость компьютеров и в дальнейшем будут уменьшаться, а быстродействие и возможности — увеличиваться. С помощью единой компьютерной сети каждый член общества будет иметь доступ к нужной ему информации в любой точке нашей планеты и иметь возможность работать сразу с несколькими компьютерами.

 

14. Почему современные информационные технологии можно назвать информационно-коммуникационными технологиями?

В настоящее время информационные технологии очень часто называют информационно-коммуникационными, подчеркивая значимость локальных и глобальных компьютерных сетей для обеспечения информационного единства всей человеческой цивилизации. Очевидно, что развитие и внедрение таких технологий направлено на совершенствование информационного обеспечения всех сфер деятельности человека.

Поколения ЭВМ — урок. Информатика, 10 класс.

Можно выделить \(5\) основных поколений ЭВМ. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная.

  

I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1946\)-\(1955\) гг.

1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.

Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства.

Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
4. Быстродействие: \(10-20\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
7. Оперативная память: до \(2\) Кбайт.
8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.

 

 

 

II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1955\)-\(1965\) гг.

  

В \(1948\) году Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в \(1956\) г.

\(1\) транзистор заменял \(40\) электронных ламп, был намного дешевле и надёжнее.

 

В \(1958\) году создана машина М-20, выполнявшая \(20\) тыс. операций в секунду — самая мощная ЭВМ \(50-х\) годов в Европе.

 

1. Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж. 

3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
4. Быстродействие: \(100-500\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ.
6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем.
7. Оперативная память: \(2-32\) Кбайт.
8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.

9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей.

 

Так, небольшие отечественные машины второго поколения («Наири», «Раздан», «Мир» и др.) были в конце \(60\)-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на \(2-3\) порядка выше.

 

 

III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1965\)-\(1970\) гг.

  

В \(1958\) году Джек Килби и Роберт Нойс, независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).

 

В \(1961\) году в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.

 

В \(1965\) году начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объёмом оперативной памяти и производительностью.

 

Рис. \(1\) IBM-\(360\)

 

В \(1967\) году начат выпуск БЭСМ — 6 (\(1\) млн. операций в \(1\) с) и «Эльбрус» (\(10\) млн. операций в \(1\) с).

 

В \(1968\) году сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.

 

Рис. \(2\) Первая компьютерная мышь

 

В \(1969\) году фирма IBM разделила понятия аппаратных средств (hardware) и программные средства (software). Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.

 

\(29\) октября \(1969\) года проходит проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet, связывающей исследовательские лаборатории на территории США.

Обрати внимание!

29 октября — день рождения Интернета.

 

IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с \(1970\) г. по начало \(90\)-х годов.

 

В \(1971\) году создан первый микропроцессор фирмой Intel. На \(1\) кристалле сформировали \(2250\) транзисторов.

 

1. Элементная база: интегральные схемы.
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
4. Быстродействие: \(1-10\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист.
6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
7. Оперативная память: \(64\) Кбайт.

 

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе.

 

Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

 

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370. В СССР \(70\)-е и \(80\)-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и «Электроника» (серия микро-ЭВМ).

В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале \(90\)-х годов.

В \(1975\) году IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.

 

В \(1976\) году фирма IBM создает первый струйный принтер.

 

В \(1976\) году создана первая ПЭВМ.

 

Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров «Apple», предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей. Продавался \(Apple 1\) по весьма интересной цене — \(666,66\) доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.

 

Рис. \(3\) Apple-\(1\)

 

В \(1976\) году появилась первая дискета диаметром \(5,25\) дюйма.

 

В \(1982\) году фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088, в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учётом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.

 

В \(1988\) году был создан первый вирус-«червь», поражающий электронную почту.

 

В \(1993\) году начался выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium.

 

1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
4. Быстродействие: \(10-100\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
6. Программирование: базы и банки данных.
7. Оперативная память: \(2-5\) Мбайт.
8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.

V поколение ЭВМ: разработки с \(90\)-х годов ХХ века

  

Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Источники:

Рис. 1 Автор: Ben Franske — DM IBM S360.jpg on en.wiki, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1189162

Рис. 2 Автор: Federico Durán Soto — http://www.cerncourier.com/main/article/40/10/24/1/cernbooks2_12-00, Добросовестное использование, https://ru.wikipedia.org/w/index.php?curid=19892

Рис. 3 Автор: Photo taken by rebelpilot — rebelpilot's Flickr Site, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=183820

Поколения современных ЭВМ — История развития вычислительной техники

Поколения современных ЭВМ

Историю развития современных ЭВМ разделяют на 4 поколения. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования. Этот прогресс показан в данной таблице:

 

П О К О Л Е Н И Я  Э В М	ХАРАКТЕРИСТИКИ
	I	II	III	IV
Годы применения	1946-1958	1958-1964	1964-1972	1972 — настоящее время
Основной элемент	Эл.лампа	Транзистор	ИС	БИС
Количество ЭВМ в мире (шт.)	Десятки	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
Быстродействие (операций в сек.)	103-144	104-106	105-107	106-108
Носитель информации	Перфокарта, Перфолента	Магнитная Лента	Диск	Гибкий и лазерный диск
Размеры ЭВМ	Большие	Значительно меньше	Мини-ЭВМ	микроЭВМ

I поколение

(до 1955 г.)

Все ЭВМ I-го поколения были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными — лампы приходилось часто менять. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.

Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства, оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.

Эти неудобства начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Основные компьютеры первого поколения

· 1946г. ЭНИАК

В 1946 г. американские инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж. У. Моучли в Пенсильванском университете сконструировали, по заказу военного ведомства США, первую электронно-вычислительную машину — “Эниак” (Electronic Numerical Integrator and Computer), которая предназначалась для решения задач баллистики. Она работала в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1», выполняя за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м. в длину, объём — 85 м³., вес — 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и 1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.

· 1949г. ЭДСАК

Первая машина с хранимой программой — ”Эдсак” — была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г. Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных линиях задержки. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения — 8,5 мс.

· 1951г. МЭСМ

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ – Малой электронной счетно-решающей машины (МЭМС). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20­разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.

· 1951г. UNIVAC-1. (Англия)

В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) — первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.

· 1952-1953г. БЭСМ-2

Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина) с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами. Оперативная память на электронно-акустических линиях задержки — 1024 слова, затем на электронно-лучевых трубках и позже на ферритовых сердечниках. ВЗУ состояло из двух магнитных барабанов и магнитной ленты емкостью свыше 100 тыс. слов.

  

II поколение

(1958-1964)

В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работал с большей скоростью.

Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты («БЭСМ-6», «Минск-2″,»Урал-14») и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.

Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

 

III поколение

(1964-1972)

В 1960 г. появились первые интегральные системы (ИС), которые получили широкое распространение в связи с малыми размерами, но громадными возможностями. ИС — это кремниевый кристалл, площадь которого примерно 10 мм². 1 ИС способна заменить десятки тысяч транзисторов. 1 кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 млн. операций в секунду.

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.

Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

 

IV поколение

(с 1972 г. по настоящее время)

Четвёртое поколение — это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.

Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров.

В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см².). БИСы применялись уже в таких компьютерах, как “Иллиак”, ”Эльбрус”, ”Макинтош ”. Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Емкость ОЗУ возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Ёмкость оперативной памяти порядка 1 — 64 Мбайт.

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) — ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров, создав первые персональные компьютеры- IBM PC.

Какими должны быть компьютеры V поколения

Сейчас ведутся интенсивные разработки ЭВМ V поколения. Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие «интеллектуализации» компьютеров — устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.

ЭВМ посредством ЭВМ | Открытые системы. СУБД

Машины 3-го поколения

За недолгий срок развития вычислительной техники сменилось три поколения ЭВМ. Год от года происходит совершенствование структуры и методов вычислений, увеличение объема оборудования ЭВМ, но резкая смена поколений связана с успехами электронной техники. Сначала на смену электронной лампе в ячейку ЭВМ пришел транзистор, и первое поколение уступило место второму. Последовавшее бурное развитие полупроводниковой промышленности привело к возникновению групповых («интегральных»), методов массового изготовления радиоэлектронных компонентов. С течением времени удалось распространить эти методы на одновременное изготовление нескольких связанных между собой приборов, и в результате на одном кристалле и в одном корпусе оказался не один полупроводниковый прибор, а целая электронная схема, выполняющая те или иные логические функции. Так появились новые элементы ЭВМ — интегральные схемы, которые предопределили рождение третьего поколения вычислительных машин. Разработчику вычислительных машин третьего поколения уже не требуется создавать свои электронные схемы ячеек, он имеет дело с готовыми интегральными схемами в корпусе, из которых, как из кирпичиков, составляются схемы отдельных устройств и всей машины в целом.

Интегральная схема занимает почти такой же объем, как и отдельный полупроводниковый прибор. За счет этого, естественно, сокращаются габариты машины. Уменьшение объема и веса — это очень важно для ЭВМ, но в большинстве случаев все-таки не является самоцелью.

Производительность машины, число выполняемых операций в секунду зависит от времени срабатывания приборов и оно уже сегодня стало так мало, что соизмеримо со временем передачи сигнала по соединительным проводам. Скорость распространения электрического сигнала ограничена скоростью света, поэтому единственный путь экономить время и повышать быстродействие — это сокращать длину соединений, другими словами, уменьшать габариты машин.

Переход от схем с навесными деталями к интегральным, наряду с увеличением быстродействия, повышает надежность ЭВМ. Контакты транзистора к схеме, осуществленные с помощью паяльника, только в пять раз надежнее самого прибора. Контакты внутри интегральной схемы выполняются значительно более надежными методами, и благодаря этому общее время безотказной работы машины существенно увеличивается. Повышение надежности позволяет применять более сложные схемы отдельных устройств, что также увеличивает производительность машин.

Короче говоря, применение интегральных схем открывает новые перспективы прогресса ЭВМ, но, как это обычно бывает в технике, одновременно с перспективами возникают и новые проблемы, без решения которых прогресс оказывается невозможным.

Переход от первого поколения ЭВМ ко второму был связан с изменением физических принципов работы приборов, но конструктивное оформление практически осталось без изменений. Третье поколение ЭВМ использует те же приборы, что и второе, но разработка и сборка машин требуют принципиально новых решений.

Более плотная компоновка деталей приводит к более насыщенному монтажу. Расположить соединения в одной плоскости, как это принято для ЭВМ второго поколения, уже не удается, и приходится переходить к многослойному печатному монтажу. С возрастанием сложности резко сокращается количество однотипных плат, и почти каждая плата требует индивидуального исполнения. Ошибки в схемах уже не могут быть исправлены путем перепайки проводов, как это делается в большинстве случаев для машин второго поколения.

Трудности возникают не только в связи с необходимостью перестройки производства, но и в процессе разработки и проектирования. Анализ структурных схем современных высокопроизводительных ЭВМ получается настолько громоздким, что обычными методами его провести невозможно. Составление схем многослойного печатного монтажа с учетом всех требований к нему требует перебора громадного количества вариантов, который человеку фактически уже не под силу. Привлечение ЭВМ к трудоемким вопросам конструирования становится не только желательным, но и неизбежно необходимым.

Возможность использования ЭВМ для автоматизации проектирования ЭВМ не ограничивается лишь составлением схем, а имеет значительно более широкое применение и более принципиальное значение. Можно говорить о возможности использования ЭВМ для разработки полной документации вновь проектируемых машин и хранении всей этой документации в памяти ЭВМ-«разработчика».

ЭВМ проектирует ЭВМ

Разработка новой ЭВМ проводится в два этапа: проектирование детальной структурной схемы и создание чертежей конструктивного оформления: грубо говоря, сначала принципиальная схема, потом монтажная. Проектирование структуры ЭВМ ведется от общих схем к более детальным. Сначала конструктор за письменным столом, исходя из имеющихся технических возможностей и собственного опыта, выбирает необходимые устройства и блоки и соединяет их между собой соответственно назначению машины. На бумаге возникает структурная схема, элементы которой связаны между собой необходимыми логическими закономерностями. Эти закономерности конструктор описывает уравнениями и кодирует. Теперь к работе можно привлекать ЭВМ.

По специальной программе вычислительная машина проверяет составленную человеком схему и отмечает имеющиеся в ней ошибки. Конструктор видоизменяет схему и вновь отдает на редакцию ЭВМ. Такой обмен информацией между машиной и человеком может повторяться несколько раз до тех пор, пока схема не будет признана полностью работоспособной. Безошибочность — это необходимое условие, но недостаточное. Схема работоспособна, но неизвестно, является ли она оптимальной. В выборе блоков и определении конструктором их характеристик присутствовал элемент интуиции. Для решения этого вопроса проводится исследование с помощью ЭВМ влияния отдельных устройств на производительность проектируемой машины, а также целесообразность включения тех или иных блоков. Сначала анализ ведется на основе обобщенных интегральных зависимостей, а затем на базе решения типовых задач. Конструктор и ЭВМ обмениваются информацией, и возникает оптимизированная уточненная структура будущей ЭВМ.

До сих пор крупный блок рассматривался как «черный ящик»: у него были только входы, выходы и способность производить нужные операции. Когда готова общая структура, можно перейти к разработке внутренней, детальной структуры каждого блока. Схемы блоков, также как и общая схема, составляются конструктором, проверяются на ЭВМ, потом оптимизируются с помощью ЭВМ, и в результате рождается совокупность оптимизированных уточненных структурных устройств и блоков. Может случиться, что уточненные параметры какого-нибудь блока не совпадут с теми, которые принял гипотетически конструктор в самом начале работы. Тогда ему придется откорректировать общую схему и провести цикл проверки сначала.

Таким образом, конструктор на каждом этапе, советуясь с ЭВМ, создает детальную структуру будущей машины. В заключение самая подробная структурная схема проверяется на ЭВМ на отсутствие ошибок и устанавливаются ее окончательные параметры. На этом заканчивается наиболее ответственный творческий этап работы — этап принципиального проектирования. Расин говорил: «Моя пьеса готова, осталось ее только написать».

Вся схема будущей ЭВМ хранится в памяти машины-разработчика. Новая машина готова настолько, что можно проверить ее в работе. Используя данные памяти, машина-разработчик может решать задачи так, как они будут решаться во вновь создаваемой ЭВМ, но только в существенно замедленном темпе. Это позволяет параллельно с созданием ЭВМ вести разработку ее математического обеспечения (разработка стандартных и обслуживающих программ, программ диспетчера и т.п.).

Дальнейший этап проектирования — конструктивное оформление и создание монтажных плат — уже не требует регулярного обмена мнениями и может почти полностью выполняться на вычислительной машине. Полной автоматизации дальнейшего проектирования способствует стандартизация конструктивного оформления, в том числе плат многослойного печатного монтажа разных уровней. Иерархия построения плат проста: на микро печатных платах 1-го уровня устанавливаются интегральные схемы, платы 2-го уровня компонуются из плат первого, и все они соединяются на платах 3-го уровня. Механическая конструкция этих плат одинакова для различных устройств машины. Геометрическое размещение интегральных схем также стандартно, различные типы интегральных схем выполняются в одинаковом корпусе.

На основании данных по структурной схеме вычислительная машина по специальной программе выбирает необходимые типы интегральных схем, определяет оптимальное размещение их на платах первого уровня, а также дает оптимальное распределение плат первого уровня на платах следующего уровня и компоновку всей машины в целом. Зная расположение интегральных схем и логическую схему их соединений, ЭВМ составляет монтажные схемы для многослойного печатного монтажа плат первого уровня и выдает их в виде чертежей или записывает на магнитную ленту или перфоленту для последующего использования этих данных для автоматического изготовления монтажа. Аналогичным образом составляются монтажные схемы плат других уровней.

В памяти ЭВМ в закодированном виде может храниться не только документация по структурной и монтажным схемам, но также конструкторские чертежи, технические условия, ведомости покупных изделий и материалов, описания, инструкции и т.п., иными словами, вся необходимая документация по ЭВМ. Значительная часть этой документации может быть выполнена непосредственно на ЭВМ.

Автоматизация проектирования значительно сокращает сроки разработки машин, позволяет избежать многих ошибок, которые выявляются при отладке опытного образца. Существенно упрощается внесение изменений и усовершенствований в ЭВМ, возникающих при отладке опытного образца и в процессе эксплуатации. При изменении схемы какого-либо узла соответствующие исправления вносятся автоматически в остальную документацию, которая затрагивается данным усовершенствованием.

Использование ЭВМ для проектирования ЭВМ требует разработки большого числа специализированных программ, по которым осуществляется тот или иной этап проектирования. Необходимо в удобной для использования в ЭВМ форме представить исходные данные или, как это называется, иметь «входной язык»: уметь автоматически переводить данные «входного языка» в «язык машины», т.е. в коды команд машины, что осуществляется специальной программой — «транслятором», а так же ряд других вспомогательных средств. Все это требует большой работы математиков и инженеров.

Процесс изготовления ЭВМ

Одним из основных процессов производства ЭВМ третьего поколения является изготовление плат многослойного печатного монтажа. Стандартным процессом для нанесения рисунка межсоединений является способ фотолитографии, основанный на засветке через фотошаблоны светочувствительных слоев-резистов, наносимых на плату со сплошным металлическим или диэлектрическим покрытием.

Операция аналогична обычной контактной фотопечати через негативы: при проявлении незасвеченный резист исчезает, а оставшиеся области служат защитой при травлении низлежащих слоев. Затем остатки резиста смываются, обнажается рисунок соединений или изоляции, и на него снова наносится сплошная пленка для следующего цикла локального вытравливания уже по новому фотошаблону.

Изготовление комплекта фотошаблонов включает целый ряд сложных операций: вычерчивание схемы в увеличенном масштабе, фотоуменьшение, ретушь и т.п. Эти дорогостоящие процессы отнимают много времени, что совсем неприемлемо при макетировании опытных образцов. Чертеж монтажной схемы можно получить на автоматическом рисующем координатографе, непосредственно используя информацию, получаемую от ЭВМ при процессе проектирования. Координатограф выдает увеличенный чертеж схемы, готовый для пересъемки. Исключение труда копировщиц несколько экономит время, но это далеко не полное решение вопроса автоматизации изготовления: желательно вообще обойтись без трудоемких шаблонов.

Такой метод есть. Это воспроизведение рисунка прямо на плате с помощью остросфокусированного светового луча. Луч — неподвижен, а монтажная плата с нанесенным чувствительным слоем-фоторезистом перемещается вместе с программным столом, управляемым от ЭВМ. Сам процесс засветки медленнее, т.к. линии обрабатываются постепенно от точки к точке, а не залпом, как через фотошаблон, но зато при макетировании и отладке нет надобности каждый раз делать новые фотошаблоны при внесении изменений в платы. Достаточно изменить программу, что несравненно проще, быстрее и может быть выполнено на ЭВМ. При наличии такого способа создания соединений конструктора ЭВМ не пугает увеличение количества типов плат, ибо даже в массовом производстве каждая плата может исполняться по собственной программе. Наряду с автоматическим изготовлением топологии схем печатного монтажа ЭВМ может управлять также другими технологическими процессами: сверлением отверстий в платах, установкой и запайкой интегральных схем и других компонентов, контролем производственных параметров и т.п. Для всех этих операций используются данные, хранящиеся в памяти ЭВМ. Помимо повышения производительности управление от ЭВМ придает большую рентабельность и гибкость производству.

Таким образом, существующие методы изготовления ЭВМ принципиально позволяют автоматизировать большую часть технологических процессов. Однако сами технологические процессы не очень сильно отличаются от ранее применявшихся и в отношении плотности размещения деталей существенно уступают методам, применяемым для производства интегральных схем.

Если все интегральные схемы (без корпусов), необходимые для создания ЭВМ, можно свободно уложить в спичечный коробок, то после их герметизации, сборки в узлы и блоки, суммарный объем увеличится в десятки тысяч раз. Так как плотность деталей ограничивает рост быстродействия и надежности аппаратуры, необходимо искать новые конструктивные принципы компоновки.

Перспективным направлением является увеличение сложности загерметизированной схемы. Несколько полупроводниковых кристаллов с интегральными схемами собираются на плате, где соединения выполнены интегральными методами и заключаются в единый корпус. Такие многокристальные интегральные схемы позволяют повысить плотность деталей приблизительно в 10 раз.

Но наиболее заманчивой идеей интегральной электроники является создание крупных блоков ЭВМ на одной пластине полупроводника целиком интегральными методами в одном корпусе. Размеры сегодняшних приборов вполне обеспечивают такую возможность. Главным препятствием является процент выхода: чем больше компонентов в интегральной схеме, тем больше вероятность, что какая-либо из них окажется негодной. В настоящее время экономически выгодно делать интегральные схемы из нескольких десятков компонентов. Несомненно, это число будет расти со временем по мере уменьшения брака на всех стадиях громоздкого и сложного процесса, и не так уж далек год, когда интегральные схемы будут насчитывать тысячи компонентов.

Есть способы приблизить реализацию этой идеи к сегодняшнему дню с помощью использования ЭВМ. Если на пластине создать некоторый избыток схем, то после проверки их параметров для каждой пластины ЭВМ может рассчитать топологию так, чтобы соединить только работоспособные и обойти негодные. Такой принцип создания сложных схем весьма перспективен, но требует для своего исполнения новых технологических методов.

Электронный луч и автоматизация производства

Технологические методы автоматизации производства для машин следующих поколений должны отвечать двум основным требованиям: существенная миниатюризация продукции и возможность непосредственного управления от ЭВМ. В свете этих требований наиболее привлекательной оказывается технология электронно-лучевой размерной обработки. Высокая разрешающая способность и простота автоматизации — это достоинства, вытекающие из самой сути метода.

Управление электронным лучом в технологических установках аналогично принципам отклонения луча в телевизоре, только диаметр луча в 1000 раз меньше, а удельная энергия в 1000 раз больше. Подобно тому, как луч телевизора воспроизводит на экране информацию от телецентра, технологическая установка, связанная с ЭВМ, обеспечивает движение луча по плате, создавая с высокой точностью необходимые соединения.

Существует несколько технологических способов исполнения программированных соединений с помощью электронного луча. Метод электронной фрезеровки состоит в том, что электронный луч, двигаясь по программе, испаряет на своем пути металлическую пленку, тем самым ограничивая области, в которых находятся электрически связанные компоненты. Режимы луча подбираются таким образом, чтобы получить ширину профрезерованных каналов достаточной для обеспечения надежной изоляции с минимальной неровностью краев. Другой метод — засветка резистов электронным лучом по программе (электронолитография вместо фотолитографии) позволяет полностью исключить производство фотошаблонов и операцию засветки. Производительность метода, благодаря высокой скорости движения луча, по крайней мере, не уступает методам фотолитографии и значительно превосходит засветку световым лучом на программном столе.

Перспективной технологией является разложение электроноорганики электронным лучом, при котором в месте соприкосновения луча с платой из газовой фазы растет металлическая или диэлектрическая пленка. При перемещении луча по программе на плате вырастают линии соединений и необходимые площадки изоляции. Этот же метод можно использовать для осуществления электрических контактов, наращивая металлическую пленку в местах соединений.

Область применения программируемого луча — это не только избавление от тирании соединений. Электронный луч и во многом аналогичный ему ионный луч могут быть использованы почти во всех процессах изготовления ЭВМ, включая изготовление полупроводниковых приборов и схем. Автоматизированная технология приведет к большей однородности изготовляемых компонентов и создаст более однотипный технологический процесс.

Полная автоматизация возможна только в случае существования обратных связей в процессе производства, обеспечивающих гибкое и контролируемое управление. Эти возможности тоже обеспечивает электронно-лучевая технология. Используя принципы растрового электронного микроскопа и микроанализатора, можно автоматизировать с помощью ЭВМ такие, казалось бы «ручные» операции, как точное совмещение и, кроме того, проводить анализ полученных структур и рисунков.

Электронно-лучевая установка, связанная с ЭВМ, сможет самостоятельно разделить годные и негодные компоненты на пластине, ЭВМ составит оптимальную схему их соединений и, управляя электронным лучом и его параметрами в замкнутом автоматизированном цикле, выполнит эту схему.

Электронный луч, конечно, не панацея от всех бед и не единственная проблема, которую предстоит решить разработчикам машин будущих поколений. Необходимо разрабатывать технологию слоистых структур, принципы сборки плат и т.п. Успехи в этих направлениях подготавливают переход к ЭВМ нового типа с резко уменьшенными размерами, более сложными и более надежными структурными схемами, создаваемыми на новых принципах. В конечном счете, можно ожидать, что вся центральная часть ЭВМ будет выполняться в виде одной интегральной схемы, способной поместиться в коробке «Казбека».

---

* Сергей Алексеевич Лебедев (1902-1974) — выдающийся русский ученый, основоположник отечественной вычислительной техники. Академик, Герой Социалистического труда, лауреат Ленинской и Государственных премий. Главный конструктор ЭВМ серии БЭСМ (от БЭСМ-1 до БЭСМ-6) и ряда ЭВМ специального назначения. Директор ИТМиВТ АН СССР с 1953 по 1973 год. Статья публикуется впервые, с разрешения обладателей прав на наследие Сергея Алексеевича Лебедева. Изложение приводится в обработке редакции с максимальным сохранением авторской стилистики.

---

Статья С.А.Лебедева «ЭВМ посредством ЭВМ»

Читая старые рукописи, невольно проецируешь их выводы на сегодняшний день, пытаешься понять, в чем автор оказался прав, а в чем нет. Масштаб личности ученого, оставившего нам свои рукописи, становится ясен, когда обнаруживаешь, как человек, имевший чисто умозрительные представления о современном нам периоде развития ИТ, предвидел проблемы и догадывался о нынешних достижениях науки.

  

В семье Сергея Алексеевича Лебедева сохраняются рукописи академика, за свою жизнь сформировавшего ряд направлений научных исследований и отраслей отечественной промышленности. Начав свою научную деятельность с изучения теоретических основ электротехники, своими исследованиями в области устойчивости электрических машин, Лебедев обеспечил основу для создания единой энергосистемы СССР, сохраняемой до сих пор. Достигнув всеобщего признания, став директором академического института и получив государственную премию за работы по решению задач безаварийного функционирования длинных линий электропередач, он в 45 лет меняет всю свою жизнь, решив начать разработку цифровой электронной вычислительной машины.

В то время некоторые его коллеги, имевшие на своем счету немалые достижения, подшучивали над Лебедевым, заявляя, что его машина получается чрезмерно быстрой и за несколько месяцев решит все накопившиеся в стране задачи, однако Сергей Алексеевич придумывал новые задачи, открывал новые области применения вычислительной техники. Разработав быстрый вычислитель и передав его в распоряжение математиков, он первым понял, что цифровая вычислительная техника может не только решать системы дифференциальных уравнений, но и управлять реальными объектами. Шутки кончались, перед новой техникой открывались бескрайние горизонты.

  

Вместе со своими учениками: Владимиром Андреевичем Мельниковым, Андреем Андреевичем Соколовым, Валерием Назаровичем Лаутом, Львом Николаевичем Королевым, Марком Валериановичем Тяпкиным, Леонидом Александровичем Заком, Александром Николаевичем Томилиным, Владимиром Ивановичем Смирновым, Виктором Петровичем Иванниковым, Дмитрием Борисовичем Подшиваловым, Марком Германовичем Чайковским и многими другими — он создает машину БЭСМ-6, а затем, анализируя ситуацию, возникшую ко второй половине 1960-х годов, Лебедев пишет статью, которая так и осталась неопубликованной, назвав ее в рукописи — «ЭВМ посредством ЭВМ».

В статье поражает широта интересов ученого и то, как точно он отделяет главные проблемы от второстепенных. Уменьшение габаритов вычислительных машин для него проблема, требующая своего решения, но вторичная. Да, для БЭСМ-6 нужен зал площадью 200 квадратных метров, но не это главное — надо бороться с ограничениями, которые возникают из-за конечной скорости света. Время распространения сигнала внутри вычислительной машины — вот задача, решение которой позволит уменьшить размеры машин. А ведь эта задача до конца не решена и сейчас. За одну наносекунду электрический сигнал проходит 30 см. На сколько порядков еще нам удастся сократить задержки распространения сигнала? Во сколько раз мы сможем уменьшить размеры вычислительных устройств? Это еще предстоит решить.

Предвосхищая работы многих современных исследователей технологических процессов, Лебедев описывает свой подход к созданию вычислительной машины: исследование, анализ и проектирование, устранение ошибок, глубокий анализ и более детальное проектирование, лишь затем изготовление, лучше полностью автоматизированное и потому очень быстрое. Чем такой подход не современен? Многие проекты и сейчас страдают от того, что в самом их начале анализ исходной ситуации оказался недостаточно точным и интегральным. Только сегодня многие (а тогда лишь интуитивно нащупываемые решения) точно сформулированы, описаны в многочисленных работах по управлению технологическими процессами и внедряются в реальное производство.

Лебедев видит новую задачу, которую способна решать вычислительная машина — она может стать инструментом для создания новых поколений ЭВМ. Автоматизация проектирования и производства — вот та задача, которую надо было срочно решать. ЭВМ должна стать и архивом, хранящим документацию на новые изделия, и средством сопровождения этого архива, и основным источником информации для других автоматических устройств. Опережающая разработка программного обеспечения позволит сократить сроки разработки новой техники. Фактически Лебедев предвидел создание сквозной технологии автоматизированного проектирования и производства вычислительной техники.

Не все, что предполагал в своей статье Лебедев, точно сбылось. Технология изготовления печатных плат с помощью фотошаблонов выявила скрытые резервы в этой области, и до сих пор востребованы гальваники, химики-фотолиграфы и сверловщики. Механическое сверление отверстий в платах коническими сверлами с плоским основанием оказалось более точным, чем прожигание лазером. Технология прямого экспонирования фоторезиста лазерным лучом до сих пор не стала массовой, а точность фотошаблонов серьезно увеличилась, что позволило уменьшить расстояния между печатными проводниками до нескольких микрон.

Произошла, однако, существенная миниатюризация электронных компонентов. Даже одиночные транзисторы в отдельных корпусах в десятки раз меньше своих аналогов из 60-х годов прошлого столетия. Когда Лебедев писал свою статью, центральный процессор МВК Эльбрус 2 существовал только в виде набросков основных схем. В своем окончательном виде этот процессор размещался в трех стойках размером 1 х 0,35 м и высотой 1,70 м. Арифметическое устройство 5Э261/2 — последней машины, которая была разработана еще при жизни Лебедева — считалось компактным, оно располагалось всего на паре десятков ячеек. Теперь все целочисленные и вещественные вычисления проводятся внутри одной микросхемы. В вычислительную технику пришла эра микропроцессоров, появление которых точно предвидел наш замечательный соотечественник. Вернитесь к его статье и прочитайте еще раз последнее предложение. В нем весь Сергей Алексеевич, каким его помнят его ученики.

Вера Карпова ([email protected] ) — руководитель музея истории института точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева РАН, Леонид Карпов ([email protected] ) — ведущий научный сотрудник института системного программирования РАН (Москва).

---

Первая БЭСМ: начало пути 

Значение машины БЭСМ АН для отечественной и мировой вычислительной техники невозможно переоценить — многое из того, что сегодня обыденно в ИТ, впервые было опробовано при разработке именно этой машины.

---

Очерки истории советской вычислительной техники 

Плачевное состояние отечественной вычислительной техники сегодня налицо. Окидывая беглым взглядом эту некогда славную империю, родину знаменитых БЭСМов, давшую миру столько выдающихся инженеров — специалистов в компьютерной области, видишь лишь дым пожарища. Все сгорело!

---

 

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Поколения ЭВМ

Компьютерная грамотность предполагает наличие представления о пяти поколениях ЭВМ, которое Вы получите после ознакомления с данной статьей.

Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Содержание:
1. Первое поколение ЭВМ
2. ЭВМ второго поколения

3. Третье поколение
4. ЭВМ четвертого поколения
5. Пятое поколение

Фотографии в фотоальбоме по истечении определенного срока показывают, как изменился во времени один и тот же человек. Точно так же поколения ЭВМ представляют серию портретов вычислительной техники на разных этапах ее развития.

Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

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.

ЭВМ второго поколения

Транзисторы

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

ЭВМ третьего поколения

Это поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС).

Микросхемы

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.

Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Микропроцессор

В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике.

Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти,  получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.

ЭВМ четвертого поколения

Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2.

Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.

С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.

ЭВМ пятого поколения

Они будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ:

• 1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.
• 2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.
• 3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).
• 4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).

Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились.

Фирма IBM тоже не намерена сдавать свои позиции мирового лидера, например, Японии. Мировая гонка за создание компьютера пятого поколения началась еще в 1981 году. С тех пор еще никто не достиг финиша. Поживем – увидим.

P.S. Статья закончилась, но можно еще прочитать:

1. Аналитическая машина Бэббиджа

2. Леди Ада Лавлейс и первая компьютерная программа

3. Может ли компьютер быть умнее человека?

4. Пять возможностей сотовых телефонов, которых не хватает в наши дни

5. Виртуальная интерактивность: что такое VR, MR, AR и их отличия

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.

Автор: Надежда Широбокова

19 мая 2010

Поколения ЭВМ

Поколения ЭВМ

Поколения ЭВМ.

Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

Этот прогресс показан в данной таблице:

П О К О Л Е Н И Я   Э В М	ХАРАКТЕРИСТИКИ
	I	II	III	IV
Годы применения	1946-1958	1958-1964	1964-1972	1972 — настоящее время
Основной элемент	Эл.лампа	Транзистор	ИС	БИС
Количество ЭВМ в мире (шт.)	Десятки	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
Быстродействие (операций в секунду)	103-144	104-106	105-107	106-108
Носитель информации	Перфокарта, Перфолента	Магнитная Лента	Диск	Гибкий и лазерный диск
Размеры ЭВМ	Большие	Значительно меньше	Мини-ЭВМ	микроЭВМ

НАЗАД                                                                              ВПЕРЕД

 

Поколений компьютеров (с 1-го по 5-е)

Фото: Writix.co.uk

Отзыв от Web Webster

Узнайте о каждом из 5 поколений компьютеров и основных технологических разработках, которые привели к появлению вычислительных устройств, которые мы используем сегодня.

История развития компьютеров — это тема информатики, которая часто используется для обозначения различных поколений вычислительных устройств . . Каждое из пяти поколений компьютеров характеризуется крупными технологическими разработками , которые коренным образом изменили способ работы компьютеров.

Большинство крупных разработок с 1940-х годов до наших дней привели к появлению все более компактных, дешевых, мощных и эффективных вычислительных устройств.

Что такое пять поколений компьютеров?

В этом руководстве Webopedia вы узнаете больше о каждом из пяти поколений компьютеров и достижениях в технологиях, которые привели к разработке многих вычислительных устройств, которые мы используем сегодня. Наш путь к пяти поколениям компьютеров начался в 1940 году с электронных схем и продолжается до наших дней и далее с системами и устройствами искусственного интеллекта (ИИ).

Давайте посмотрим…

---

Контрольный список компьютеров пяти поколений

---

Начало работы: основные термины, которые необходимо знать

Следующие определения технологий помогут вам лучше понять пять поколений компьютеров:

Первое поколение: вакуумные трубки

(1940-1956)

Первые компьютерные системы использовали вакуумные лампы для схем и магнитные барабаны для памяти, и часто были огромными, занимая целые комнаты.Эти компьютеры были очень дороги в эксплуатации, и, помимо использования большого количества электроэнергии, первые компьютеры генерировали много тепла, что часто было причиной неисправностей.

Компьютеры первого поколения полагались на машинный язык, язык программирования нижнего уровня, понятный компьютерам, для выполнения операций, и они могли решать только одну проблему за раз. Операторам потребовались бы дни или даже недели, чтобы установить новую проблему. Ввод был основан на перфокартах и ​​бумажной ленте, а вывод отображался на распечатках.

Компьютеры UNIVAC и ENIAC являются примерами вычислительных устройств первого поколения. UNIVAC был первым коммерческим компьютером, поставленным бизнес-клиенту, Бюро переписи населения США, в 1951 году.

Компьютер UNIVAC в Бюро переписи населения. Источник изображения: Бюро переписи населения США

.

Рекомендуемая литература: Определение ENIAC Webopedia

Второе поколение: транзисторы (1956-1963)

Мир увидит, как транзисторы заменят электронные лампы во втором поколении компьютеров.Транзистор был изобретен в Bell Labs в 1947 году, но не получил широкого распространения в компьютерах до конца 1950-х годов.

Транзистор намного превосходил вакуумную лампу, позволяя компьютерам становиться меньше, быстрее, дешевле, энергоэффективнее и надежнее, чем их предшественники первого поколения. Хотя транзистор по-прежнему выделял много тепла, что привело к повреждению компьютера, это было значительным улучшением по сравнению с электронной лампой. Компьютеры второго поколения по-прежнему полагались на перфокарты для ввода и распечатки для вывода.

Ранний транзистор Филко (1950-е годы). Источник изображения: Vintage Computer Chip Collectibles

От двоичного файла к сборке

Компьютеры второго поколения перешли с загадочного двоичного машинного языка на символьные, или ассемблерные, языки, что позволило программистам определять инструкции словами. В то время также разрабатывались языки программирования высокого уровня, такие как ранние версии COBOL и FORTRAN. Это также были первые компьютеры, которые хранили свои инструкции в своей памяти, которая перешла от магнитного барабана к технологии магнитного сердечника.

Первые компьютеры этого поколения были разработаны для атомной энергетики.

Третье поколение: интегральные схемы

(1964-1971)

Разработка интегральной схемы была визитной карточкой компьютеров третьего поколения. Транзисторы были уменьшены в размерах и размещены на кремниевых микросхемах, называемых полупроводниками, что резко увеличило скорость и эффективность компьютеров.

Вместо перфокарт и распечаток пользователи взаимодействовали с компьютерами третьего поколения через клавиатуры и мониторы и взаимодействовали с операционной системой, что позволяло устройству запускать множество различных приложений одновременно с центральной программой, которая отслеживала память.Компьютеры впервые стали доступны массовой аудитории, потому что они были меньше и дешевле своих предшественников.

Знаете ли вы…? Интегральная схема (ИС) — это небольшое электронное устройство, изготовленное из полупроводникового материала. Первая интегральная схема была разработана в 1950-х годах Джеком Килби из Texas Instruments и Робертом Нойсом из Fairchild Semiconductor.

Четвертое поколение: микропроцессоры

(1971-настоящее время)

Микропроцессор открыл четвертое поколение компьютеров, поскольку тысячи интегральных схем были построены на одном кремниевом кристалле.То, что в первом поколении занимало всю комнату, теперь могло уместиться на ладони. Микросхема Intel 4004, разработанная в 1971 году, размещала все компоненты компьютера от центрального процессора и памяти до элементов управления вводом / выводом на одном кристалле.

В 1981 году IBM представила свой первый компьютер для домашнего пользователя, а в 1984 году Apple представила Macintosh. Микропроцессоры также вышли из сферы настольных компьютеров во многие области жизни, поскольку все больше и больше повседневных продуктов начали использовать микропроцессоры.

По мере того, как эти маленькие компьютеры становились все более мощными, их можно было соединять друг с другом в сети, что в конечном итоге привело к развитию Интернета. В компьютерах четвертого поколения также были разработаны графические интерфейсы пользователя, мышь и карманные устройства.

Первый микропроцессор Intel, 4004, был разработан Тедом Хоффом и Стэнли Мазором. Источник изображения: Intel Timeline (PDF)

Пятое поколение: искусственный интеллект (настоящее и будущее)

Вычислительные устройства пятого поколения, основанные на искусственном интеллекте, все еще находятся в разработке, хотя есть некоторые приложения, такие как распознавание голоса, которые используются сегодня.Использование параллельной обработки и сверхпроводников помогает сделать искусственный интеллект реальностью.

Квантовые вычисления, молекулярные и нанотехнологии радикально изменят облик компьютеров в ближайшие годы. Целью вычислений пятого поколения является разработка устройств, которые реагируют на ввод на естественном языке и способны к обучению и самоорганизации.

Первое поколение компьютеров — GeeksforGeeks

Предварительное условие — Компьютеры поколения

Сегодня земной шар стал модным благодаря технологиям.Для выполнения каждой формы задач мы обычно используем компьютер. С использованием компьютеров каждый бизнес стал онлайн. С компьютерами жизнь проста и удобна. Однако мы не предполагаем, что преклир изобретает. В наши дни компьютеры стали крошечными, дешевыми и обычными. Однако в зрелом возрасте компьютеры были огромными, значительными и не столь распространенными, как в наши дни. История компьютеров начинается с рождения абака более 5000 лет назад. После этого началась разработка ПК.

Вакуумные трубки использовались в компьютерах первого поколения для выполнения расчетов. Количество первого поколения было 1946-1959 гг. Ноутбук первичного поколения был ENIAC (Электронный числовой интегратор и калькулятор) . Первое поколение компьютеров было серьезным и огромным. Они выполняли арифметические вычисления, используя электронные лампы. Их программирование было ужасно хлопотным. Они потребляли много электроэнергии. У компьютеров первого поколения было много недостатков, чем преимуществ.Самыми важными компьютерами были ENIAC и UNIVAC-1. UNIVAC был первым в мире коммерческим электронным компьютером. IBM 650 был самым распространенным ноутбуком первого поколения. Вот список компьютеров первого поколения ENIAC, EDVAC, IBM-701 и IBM-650.

Что такое вакуумная трубка?
Электронная трубка может быть вакуумной трубкой или клапаном — устройством, которое контролирует поток электрического тока во время высокого вакуума между электродами, к которому был приложен электрический потенциал.

Компьютер 1-го поколения:
Ноутбуком первого поколения был ENIAC (электронный числовой интегратор и калькулятор).Это был основной универсальный электронный компьютер, задуманный Уильямом Мочли и Джоном Эккертом в 1942 году. Однако машина была завершена в 1945 году. Он был разработан для расчета таблиц артиллерийских стрельб, которые будут использоваться в лаборатории исследования траектории армии США для помогать войскам страны Северной Америки на протяжении Второй войны.

Структура:
Компьютер ENIAC был ужасно серьезным и огромным. Его размер составлял подвал длиной 50 футов, а вес — тридцать тонн. В нем было более семнадцати тысяч электронных ламп.Компьютеры с вакуумными трубками потребляли тонны электричества: ENIAC потреблял сто пятьдесят киловатт энергии, из которых восемьдесят киловатт использовались для нагрева трубок, сорок пять киловатт для питания постоянного тока обеспечивают двадцать киловатт для вентиляторов и пять киловатт для перфокарт-электроники оборудование.

Calculations:
Первое использование ENIAC заключалось в проведении арифметических вычислений. ENIAC был способен выполнять 5000 сложений в секунду. ENIAC был десятичным, а не двоичным.Поэтому числа изображались в десятичном виде, а арифметические действия производились в десятичной системе счисления. Его память состояла из двадцати аккумуляторов, каждый из которых мог хранить десятизначный десятичный диапазон. Каждая цифра изображалась обручем из десяти электронных ламп.

Недостаток ENIAC:
Основным недостатком ENIAC было то, что его программирование было продвинутым и занимало много времени. Это был абсолютно не универсальный ноутбук. Чтобы отличаться от программы, потребовалась ее существенная переработка, с перфокартами и переключателями в коммутационных щитах.На перепрограммирование машины у команды может уйти 2 дня.

UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер):
Это было первое в мире коммерческое электронное вычислительное устройство. он абсолютно был создан Эккертом и Мочли в 1947 году. Он был полностью доставлен в Североамериканское бюро переписи населения в 1951 году.

Преимущества компьютеров первого поколения:
Преимущество компьютеров первого поколения заключалось в том, что они компьютеры быстрые и подсчитают знания за миллисекунды.

Недостатки компьютеров первого поколения:

• Компьютеры были крупнее.
• Они потребляли слишком много энергии.
• Они жутко греются за короткое время из-за тысяч электронных ламп.
• Они были не очень надежны.
• Требуется воздушное обучение.
• Требовалось постоянное обслуживание.
• Не транспортируется.
• Дорогостоящая хозяйственная продукция.
• Очень низкая рабочая сила.
• Ограниченные возможности программирования.
• Использование перфокарт.

Ограничения компьютеров первого поколения:
Скорость работы была ужасно низкой. Энергопотребление было ужасно высоким. Им требовалась большая площадь для установки. Возможности программирования были довольно низкими. Вместе с тем скорость его обработки была низкой.

Вывод:
Хотя у компьютеров первичного поколения много недостатков, чем их благ. Однако нельзя забывать о его важности.В результате, когда было создано первое поколение компьютеров, было создано второе поколение компьютеров. Транзисторы использовались во втором поколении компьютеров. Несколько компьютеров первого поколения были изготовлены с 1946 по 1959 год. Использование электронных ламп в компьютерах первого поколения произвело революцию в мире технологий.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Ознакомьтесь со всеми важными концепциями теории CS для собеседований SDE с помощью курса CS Theory Course по доступной для студентов цене и подготовьтесь к работе в отрасли.

Каковы характеристики компьютеров от первого до четвертого поколения?

СОДЕРЖАНИЕ

Абстракция Стр. 4

1.0 Определение архитектуры компьютера Стр. 5

2.0 Терминология Стр. 5-6

3.0 Введение Стр. 7-9

4.0 Компьютеры первого поколения Стр.10-13

4.1 Характеристики компьютеров первого поколения Стр. 14

4.2 Архитектура компьютеров первого поколения Стр. 14-16

4.3 Преимущества и недостатки компьютеров первого поколения Стр. 17-19

5,0 Компьютеры второго поколения Стр. 20-22

5.1 Характеристики компьютеров второго поколения Стр. 23

5.2 Архитектура компьютеров второго поколения Стр.23

5.3 Преимущества и недостатки компьютеров второго поколения Стр. 24-25

6.0 Компьютеры третьего поколения Стр. 26-27

6.1 Характеристики компьютеров третьего поколения Стр. 28

6.2 Архитектура компьютеров третьего поколения Стр. 28

6.3 Преимущества и недостатки компьютеров второго поколения Стр. 29-30

7.0 Компьютеры четвертого поколения Стр.31-32

7.1 Характеристики компьютеров четвертого поколения Стр. 33

7.2 Архитектура компьютеров четвертого поколения Стр. 33-34

7.3 Обзоры очень крупномасштабной интеграции (СБИС) Стр. 35-36

7.4 Преимущества и недостатки компьютеров четвертого поколения Стр. 37-38

Заключение Стр. 39-40

Библиография Стр.41-43

РЕФЕРАТ

В этой диссертации я намеревался исследовать характеристики компьютеров от компьютеров первого поколения до компьютеров четвертого поколения. С самого начала моей диссертации я был так заинтересован в том, чтобы выяснить, как развитие компьютеров привело к изменению характеристик каждого поколения компьютеров, однако я столкнулся с некоторыми трудностями на этом пути, и в результате я решил отвлечься. Проект фокусируется на том, какими были характеристики компьютеров от первого поколения компьютеров до четвертого поколения компьютеров и как характеристики каждого поколения компьютеров настолько отличались друг от друга.По завершении обзора каждого поколения компьютеров я заметил, что каждое развитие привело к изменению технологий, используемых для каждого поколения, следовательно, почему каждое поколение компьютеров было таким уникальным по сравнению с другим. Итак, из этого открытия я мог сделать вывод, что с технологией, используемой в производстве и производстве компьютеров для каждого поколения компьютеров, все характеристики компьютеров были связаны с используемой технологией.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Конструкция архитектуры центрального процессора компьютера, набора команд, режимов адресации.Архитектура часто определяется как набор атрибутов машины, которые программист должен понимать, чтобы успешно программировать конкретный компьютер. Итак, в общем, компьютерная архитектура относится к атрибутам системы, видимым программисту, которые имеют прямое влияние на выполнение программы.

ТЕРМИНОЛОГИЯ

• Baer: «Проект интегрированной системы, которая предоставляет программисту полезный инструмент»
• Hayes: «Исследование структуры, поведения и конструкции компьютеров»
• Хеннесси и Паттерсон: «Интерфейс между оборудованием и программным обеспечением нижнего уровня»
• Фостер: «Искусство конструировать машину, с которой будет приятно работать»

• Скорость означает , насколько быстро могут работать компьютеры.
• Надежность означает , насколько стабильно хороший компьютер по качеству и производительности и можно ли ему доверять.
• Точность относится к к тому, является ли расчет, произведенный компьютером, правильным, но не ошибочным.
• Автоматизация относится к , может ли компьютер работать самостоятельно, или ему требуется или нужна помощь / содействие для полноценной работы / функционирования.
• Прилежание относится к , насколько хорошо компьютер может работать для e.г. часов без поломки и ошибок при расчетах.
• Универсальность означает, можно ли использовать компьютер для одновременного выполнения различных типов задач.
• Выносливость относится к , как долго компьютер может использоваться, например 5/6 часов без поломки / отключения.
• Размер относится к , насколько велик компьютер, например. высота вес.
• Объем памяти указывает, сколько данных может хранить компьютер.
• Стоимость относится к тому, дешевый или дорогой компьютер. [1]

ВВЕДЕНИЕ

Компьютер — это электронное устройство, используемое для выполнения логических и арифметических операций, поскольку оно обрабатывает собранные данные и преобразует их в информацию, которую пользователь / физическое лицо может стремиться узнать. Способность компьютеров выполнять последовательность операций, называемую программой, делает компьютеры очень гибкими и полезными. Такие компьютеры используются в качестве систем управления для самых разных промышленных и бытовых устройств.Сюда входят простые устройства специального назначения, такие как микроволновые печи и пульты дистанционного управления, заводские устройства, такие как промышленные роботы и компьютерное проектирование, а также устройства общего назначения, такие как персональные компьютеры и мобильные устройства, такие как смартфоны.

Сегодня мы живем в компьютерный век, когда большая часть нашей повседневной деятельности не может быть выполнена без использования компьютеров. Иногда сознательно, а иногда неосознанно мы пользуемся компьютерами. Компьютер стал незаменимым и многоцелевым инструментом, благодаря которому компьютеры стали такой жизненной необходимостью, что трудно представить жизнь без него, и поэтому я всегда интересовался компьютерной областью с юных лет, наряду с разнообразием информацию, которую я собирал на протяжении многих лет, поэтому, когда мне представилась возможность написать диссертацию по любой теме по моему выбору, я решил, что это будет отличный способ собрать, изучить и понять новые вещи, которые я никогда раньше не узнавал из предыдущая информация была сопоставлена, а также выбрана сфера деятельности, которая расширила бы мои знания в области вычислений, поскольку она предоставляет мне достаточный объем информации для начала моего университетского курса, который является информатикой в ​​выбранном мной университете.В ходе своего исследования мне удалось развить некоторые независимые навыки, которые интересуют выбранный мной университет и работодателей. Например, навыки самостоятельной работы (исследования), способность написать полное и подробное эссе / отчет с аналитически сбалансированной аргументацией, исследовательские навыки, навыки презентации, уверенность и многое другое.

Мое исследование будет в основном состоять из вторичных исследований. Вторичное исследование, которое будет проводиться, окажет большое влияние / влияние на мою диссертацию в целом, поскольку проведенное исследование, сопоставленное и собранное, уже существует в видеоматериалах (TED TALKS), веб-сайтах, книгах в Интернете и статьях со всего мира.Использование всех этих стратегий и техник поможет подпитывать мои знания, которые можно использовать для написания развитой диссертации. Поэтому я решил пройти расширенную квалификацию проекта с темой, которая относится к области вычислений, к которой я испытываю большой энтузиазм. Основное внимание уделяется «Каковы характеристики компьютеров от поколения 1 ^-го до 4-го поколения ^-го ?» поскольку я верю, что это еще больше улучшит мои знания в области вычислений, поскольку поможет мне понять каждую технологию, используемую для развития и создания характеристик компьютеров четвертого поколения.

До того, как я выбрал тему для своего проекта, я решил выяснить терминологию характеристик слов, прежде чем проводить какие-либо дальнейшие исследования. Определение словесных характеристик даст мне твердое и твердое представление о том, на чем должно быть основано мое исследование с точки зрения того, на чем я буду фокусироваться. В английских словарях Oxford Living Dictionaries характеристики определяются как [2] «характеристика, черта или качество, обычно присущее человеку, месту или предмету и служащее для их идентификации».

Каждое поколение компьютерных характеристик делало их настолько отличными и уникальными друг от друга. Каждое поколение компьютеров обладает такими характеристиками, как скорость, надежность, точность, автоматизация, трудолюбие, выносливость, размер, универсальность, емкость хранилища и стоимость.

КОМПЬЮТЕРЫ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ (1940 — 1958)

Первое поколение компьютеров появилось в период с 1945 по 1956 год с появлением самого первого электронного компьютера общего назначения под названием «Электронный числовой интегратор» и другого компьютера, известного как ENIAC.Появление компьютера [3] ENIAC было началом нынешнего поколения компьютеров, и многие другие еще впереди. Компьютер ENAIC был известен решением большого класса числовых задач посредством перепрограммирования в 19 ^-м веках.

В этом поколении в основном использовались операционные системы с пакетной обработкой. В качестве устройств ввода и вывода использовались перфокарты, бумажная лента и магнитная лента. В компьютерах этого поколения в качестве языка программирования использовался машинный код.[4] Ранние компьютеры первого поколения получали инструкции, закодированные на машинном языке, то есть код, который обозначает электрические состояния в компьютере как комбинации нулей и единиц. Подготовка программы или инструкций была чрезвычайно утомительной, и ошибки были обычным делом. [5] Джон Мочли, американский физик, и Дж. Преспер Эккерт, американский инженер, изобрели и изготовили электронно-цифровой компьютер в инженерной школе Мура при Пенсильванском университете в Филадельфии.

Хотя ENIAC был разработан и в основном использовался для расчета таблиц артиллерийской стрельбы для Лаборатории баллистических исследований армии США, его первые программы включали исследование возможности создания термоядерного оружия.Компьютер был основан на некоторых концепциях, разработанных Аланом Тернингом. [6] Алан Тьюринг был страстным и известным британским математиком, в основном известным тем, что придумал современные вычисления, анализируя, что означает для человека следовать определенному методу или процедуре для выполнения задачи. С этой целью он изобрел идею «универсальной машины», которая могла бы декодировать и выполнять любой набор инструкций. Десять лет спустя он превратит эту революционную идею в практический план электронного компьютера, способного запускать любую программу.

Первые поколения компьютеров обладали характеристиками, которые отличали их от компьютеров любого другого поколения. В первом поколении компьютеров использовались две основные технологии, которые помогали компьютерам функционировать так, как этого хотели изобретатели.

Например, компьютер ENIAC использовал электронные клапаны, например вакуумные лампы и магнитные барабаны. [7] Электронные лампы (см. Изображение слева — [8] рис. 1 ) использовались в качестве переключателя / усилителя для схемы вычислительной системы, что затем позволяло ей выполнять цифровые вычисления.

Рисунок 1

Использование магнитных барабанов произошло, когда изобретатель Густав Таушек изобрел барабанную память, которая была магнитным устройством хранения данных. Эта форма запоминающего устройства была единственным доступным запоминающим устройством, доступным в то время, которое можно было использовать в качестве запоминающего устройства для компьютера ENIAC.

ENIAC и другие компьютеры первого поколения были огромными по размеру (например, ENIAC занимали 1800 квадратных футов [167 квадратных метров] площади пола), их было дорого покупать из-за используемой технологии, которая представляла собой вакуумные лампы и магнитные барабаны, дорогие в электропитании. они требовали много энергии / электричества для нормальной работы, поэтому были очень дорогими и могли быть куплены только очень крупными организациями.Компьютеры первого поколения часто были ненадежными, поскольку они выделяли значительное количество тепла, что вызывало множество технических неисправностей и проблем, которые просто показывают, насколько медленными и неэффективными были компьютеры первого поколения. Это показывает, что им постоянно требовалась среда с кондиционированием воздуха, поскольку они иногда могли перегреваться и неожиданно отключаться при использовании. Вдобавок к этому мое вторичное исследование показывает, что компьютеры первого поколения были медленными по сравнению с современными компьютерами, а их объем памяти был ограничен.Кроме того, на основании моего вторичного исследования из книги, которую я прочитал в Интернете под названием [9] «Основы компьютеров» БАЛАГУРУСАМИ (стр. 5), он подтверждает, что первое поколение компьютеров требовало кондиционирования воздуха в той же комнате, что и компьютер. было выпущено первое поколение компьютеров и выделяло много тепла при использовании.

ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРОВ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ

• Использование вакуумной трубки
Машинный код
• , язык ассемблера
• Компьютеры содержат центральные процессоры, УНИКАЛЬНЫЕ для этой машины
• Использование барабанной памяти для памяти.

КОМПЬЮТЕРЫ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ АРХИТЕКТУРА

[10]

Рисунок 2 — Компьютерная архитектура первого поколения

Архитектура компьютеров первого поколения сильно отличалась и уникальна от всех других поколений компьютеров, главным образом из-за технологии, используемой для создания компьютеров первого поколения, поскольку в них использовались вакуумные лампы для переключателей и магнитные барабаны для хранения. [11] «Магнитный барабан — это металлический цилиндр, покрытый магнитным оксидом железа, на котором могут храниться данные и программы.Магнитные барабаны когда-то использовались в качестве основного запоминающего устройства, но с тех пор были реализованы как вспомогательные запоминающие устройства.

Вакуумная лампа — это устройство, используемое в электронной схеме для управления потоком, которое использовалось в качестве переключателя / усилителя для схемы вычислительной системы. Однако проблема с электронными лампами заключалась в том, что они были большими, дорогими, хрупкими, склонными к поломкам и перегоранию, потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли огромное количество тепла (одна из причин, по которой первые компьютеры требовали кондиционирования воздуха. , редкий и дорогой товар в 1950-х годах.Диапазон размеров используемых электронных ламп составлял примерно от 1 фута до 6 футов в длину, и поэтому неудивительно, что они повлияли на общий размер компьютеров первого поколения, так как из-за этого они были большими и огромными по размеру. большая часть номеров расположена в.

Например, компьютер ENIAC (см. Изображение слева — [12] рисунок 3 ) содержал 17 468 электронных ламп, а также 70 000 резисторов, 10 000 конденсаторов, 1500 реле, 6000 ручных переключателей и 5 миллионов паяных соединений.Он занимал 1800 квадратных футов (167 квадратных метров) площади, весил 30 тонн и потреблял 160 киловатт электроэнергии. По сравнению с другими компьютерами той эпохи, машины UNIVAC I были небольшими — размером с гараж на одну машину. В каждой было около 5000 электронных ламп, каждая из которых должна была быть легко доступна для замены, поскольку часто перегорала.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ

Персонажи, которыми обладали компьютеры первого поколения, сильно отличали их от компьютеров любого другого поколения, хотя характеристики, присущие каждому поколению компьютеров, были схожими, но разными, и в результате привели к появлению четырех поколений компьютеров, а пятое — появлению в любой момент даже раньше. хотя сегодня в мире есть компьютеры пятого поколения.Согласно моему исследованию, характеристики всех компьютеров первого поколения были неэффективными, даже несмотря на то, что они служили своей цели какое-то время во время войны, как описано. Например, с точки зрения скорости компьютеров первого поколения они были медленными, что означало, что они не могли вычислять большие объемы данных, они были неточными с точки зрения того, насколько точны были компьютеры, что означало, что вычисления, выполненные компьютерами первого поколения не всегда были надежными, так как не были на 100% безошибочными при правильном вводе.

Из некоторых проведенных вторичных исследований я наблюдал и слушал доклад [13] Джорджа Дайсона о рождении компьютеров, во время своего выступления он немного рассказал о том, что используемые электронные лампы были очень узкими и неэффективной техникой, и из-за этого это добавило некоторых характеристик компьютерам первого поколения. Характеристики компьютеров первого поколения оказали большое влияние на использование компьютеров первого поколения, поскольку в целом они накладывали на него множество ограничений по сравнению с преимуществами, которые оно несло.[14] Например, ограничением использования компьютеров первого поколения было то, что они были ненадежными из-за размера компьютеров, поскольку они генерировали огромное количество тепла каждый раз, когда они использовались, что означало, что пользователь компьютера требовался кондиционер в той же комнате, что и компьютер, чтобы охладить операционную систему компьютера, чтобы он работал эффективно, вдобавок к этому, потому что они были ненадежными и выделяли огромное количество тепла каждый раз, когда использовались, это замедлялось вниз используемые устройства ввода и вывода, что делало его постоянное использование очень трудоемким.Еще одним ограничением использования компьютеров первого поколения было то, что они были очень дорогими из-за технологии и размера компьютеров, что означало, что их могла приобрести только крупная и устоявшаяся организация.

ПРЕИМУЩЕСТВА	НЕДОСТАТКИ
Он открыл путь для роста компьютерных поколений Очень прочный и сложный для взлома Выполнялся в 1940-е годы	Использование высоких энергий Для правильной работы требуются условия воздуха Отключение из-за нагрева вакуумных трубок Ограниченная вместимость Очень медленно Очень дорого из-за используемой технологии Склонен к ошибкам и частым сбоям оборудования Требуется постоянное обслуживание Непереносной, очень громоздкий Ручная сборка отдельного функционального компонента

КОМПЬЮТЕРЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ (1958-1964)

Период второго поколения — 1953-1963 гг.Второе поколение компьютеров заменило электронные лампы транзисторами.

Транзистор — это небольшое устройство, используемое для усиления входного электрического сигнала (см. [15] рисунок 4 слева — изображение компьютерного транзистора).

Рисунок 4

Из своего исследования я смог заметить, что транзисторы, используемые во втором поколении компьютеров, были намного лучше по сравнению с электронными лампами, используемыми для компьютеров первого поколения, поскольку это сильно повлияло на них, так как изменило характеристики второго поколения. поколение компьютеров.Например, использованные транзисторы позволили и сделали компьютеры второго поколения меньше, быстрее, дешевле, энергоэффективнее и надежнее, чем их предшественники первого поколения. Хотя транзистор по-прежнему выделял много тепла, что привело к повреждению компьютера, это было значительным улучшением по сравнению с электронной лампой. В этом поколении магнитные сердечники использовались в качестве первичной памяти, а магнитная лента и магнитные диски — в качестве вторичных запоминающих устройств. Основные особенности второго поколения: использование транзисторов, надежных по сравнению с компьютерами первого поколения, меньшего размера по сравнению с компьютерами первого поколения, выделяющих меньше тепла по сравнению с компьютерами первого поколения и т. д.После изобретения транзисторов в Bells Labs в 1947 году эти транзисторы немедленно заменили все электронные лампы; вмешательство уменьшило размер компьютеров второго поколения и увеличило и улучшило эффективность компьютеров.

Компьютер второго поколения отличается от первого поколения главным образом добавлением набора индексных регистров и арифметических схем. Эта схема может обрабатывать как операции с плавающей точкой, так и операции с фиксированной точкой, поскольку они имеют отдельные операции ввода и вывода.Примером второго поколения компьютера был IBM 7090.

Рисунок 5

Изображение вверху является изображением [16] IBM 7090.

IBM 7090 была самой мощной системой обработки данных в то время. Полностью транзисторная система имеет вычислительную скорость в шесть раз быстрее, чем ее предшественник на электронных лампах, IBM 709. Хотя IBM 7090 была системой обработки данных общего назначения, разработанной с особым вниманием к потребностям конструкции ракет, реактивный самолет двигатели, ядерные реакторы и сверхзвуковые самолеты.IBM 7090 содержит более 50 000 транзисторов и сверхбыстрый накопитель на магнитных сердечниках. Новая система может одновременно читать и писать со скоростью 3 000 000 бит в секунду, когда используются восемь каналов данных. За 2,18 миллионных долей секунды он может найти и подготовить к использованию любой из 32 768 номеров данных или инструкций (каждый из 10 цифр) в памяти магнитного сердечника. Более того, IBM 7090 может выполнять любую из следующих операций за одну секунду: 229 000 сложений или вычитаний, 39 500 умножений или 32 700 делений.

ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

• Транзисторы — маленькие, маломощные, недорогие, надежнее электронных ламп
• Память с магнитным сердечником
• Дополнение до двух, арифметика с плавающей запятой
• Уменьшено время вычислений с миллисекунд до микросекунд
• Языки высокого уровня
• Первые операционные системы: обработка одной программы за раз

КОМПЬЮТЕРЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ АРХИТЕКТУРА

Рисунок 6 — Компьютерная архитектура второго поколения

[17]

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ КОМПЬЮТЕРОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

Технология, использованная при создании компьютеров второго поколения, принесла много преимуществ и недостатков как пользователям, так и эпохе компьютеров.Например, из моего исследования используемых транзисторов, это сделало компьютеры второго поколения более надежными, меньшими по размеру по сравнению с первым, потребляло меньше энергии, не нагревали так сильно, как компьютеры первого поколения, лучшую портативность, лучше и быстрее в работе. скорость, так как он может вычислять данные за микросекунды, а также повышенную точность и автоматизацию. Однако недостатком используемой технологии было то, что, несмотря на то, что она генерировала меньше тепла, все же требовалось еще охлаждение, а также постоянное обслуживание.Вдобавок к этому второе поколение компьютеров было не очень универсальным, хотя они были долговечными, но дорогими, что означало, что его популярность была такой же, как и у компьютеров первого поколения, поскольку коммерческое производство было затруднено из-за затрат на создание и закупку деталей для производства транзистор и даже использовать его.

ПРЕИМУЩЕСТВА	НЕДОСТАТКИ
Меньшие размеры по сравнению с компьютерами первого поколения Более надежный Вырабатывается меньше тепла по сравнению с компьютерами первого поколения Более широкое коммерческое использование Лучшая переносимость	Требуемый кондиционер Требуется частое обслуживание Компонент обязательной ручной функции Высокие производственные и эксплуатационные расходы

КОМПЬЮТЕРЫ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ (1964-1974)

Период третьего поколения компьютеров был между 1964-1971 годами, в этом поколении использовались интегральные схемы вместо транзисторов, используемых во втором поколении компьютеров, а используемые интегральные схемы были отличительной чертой третьего поколения компьютеров; Интегральная схема — это небольшая микросхема, которая может работать как усилитель, микропроцессор или даже как дополнительная компьютерная память.Интегральные схемы (ИС) полностью изменили ландшафт вычислительной техники 1960-х годов.

Интегральные схемы

были изобретены Джеком Килби. Джек Килби, американский инженер-электрик, принимавший участие в реализации первой интегральной схемы. Дальнейшее развитие технологии, используемой в компьютерах третьего поколения, сделало компьютеры меньше по размеру, надежными и эффективными. Главные особенности компьютеров третьего поколения заключались в том, что они; использованные интегральные схемы, надежные по сравнению с предыдущими двумя поколениями, меньшие по размеру, генерирующие меньше тепла, более быстрые с точки зрения скорости, меньшие затраты на обслуживание, все еще дорогие, A.C требовалось и потребляло меньше электроэнергии. Примером компьютера третьего поколения была серия IBM-360.

Серия IBM-360 была самым быстрым и мощным компьютером в то время. Он был специально разработан для высокоскоростной обработки данных для научных приложений, таких как исследование космоса, теоретическая астрономия, субатомная физика и глобальное прогнозирование погоды.

Изображение слева представляет собой изображение ([18] рис. 7) того, как выглядела серия IBM-360, когда она была представлена.

IBM System / 360 Model 91 был представлен в 1966 году как самый быстрый и самый мощный компьютер в то время. Он был специально разработан для высокоскоростной обработки данных для научных приложений, таких как исследование космоса, теоретическая астрономия, субатомная физика и глобальное прогнозирование погоды. По оценкам IBM, каждый день использования Model 91 будет решать более 1000 задач, требующих около 200 миллиардов вычислений.

ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРОВ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ

• Микросхемы вместо отдельных транзисторов
• Меньше, дешевле, эффективнее и быстрее компьютеров второго поколения
• Языки программирования высокого уровня
• Магнитный накопитель

КОМПЬЮТЕРЫ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ АРХИТЕКТУРА

[19]

Рисунок 8 — Компьютерная архитектура третьего поколения

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ КОМПЬЮТЕРОВ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ

Интегральные схемы, использованные при создании компьютеров третьего поколения, имели множество преимуществ и недостатков.Например, одним из преимуществ компьютеров третьего поколения было то, что они были более надежными, что означает, что компьютеры третьего поколения неизменно были хорошими по качеству и производительности. Другим примером преимущества компьютеров третьего поколения было то, что они потребляли меньше энергии и производили меньше тепла по сравнению с компьютерами предыдущих двух поколений.Однако, несмотря на то, что они производили меньше тепла, по-прежнему требовалось кондиционирование воздуха, что было одним из огромных ограничений третьего поколения. поколение компьютеров.

Дополнительные примеры преимуществ компьютеров третьего поколения включены; он был быстрым по скорости по сравнению с первыми двумя поколениями, что означало, что он был быстрым в вычислении данных, большей емкостью, чем компьютер предыдущего поколения, в некоторой степени универсальным, менее дорогим с точки зрения стоимости и более точным, чем предыдущие поколения. Однако, поскольку в то время компьютеры третьего поколения были очень сложной технологией, для производства микросхем интегральных схем требовались огромные деньги, а это означало, что процесс производства и изготовления компьютеров третьего поколения был дорогостоящим, особенно для производителей / производителей. компьютеров третьего поколения.

ПРЕИМУЩЕСТВА	НЕДОСТАТКИ
Меньшие размеры по сравнению с предыдущими поколениями Очень надежный Пониженное тепловыделение во время работы Портативный, широко используемый Экономичное производство и эксплуатация Ручные вычисления не требуются Меньше время работы. Быстро и надежно	Требуются условия воздуха Высокая сложность Для использования требуется формальное обучение

КОМПЬЮТЕРЫ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ (1974 — НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ)

Компьютеры четвертого поколения были продолжением компьютеров третьего поколения.В эту эпоху размер и стоимость компьютера резко упали, в то время как объем памяти и скорость компьютеров резко возросли.

Из моих исследований характеристик компьютеров четвертого поколения, компьютеры четвертого поколения были связаны с технологией очень крупномасштабной интеграции (VLSI), которая представляет собой процесс создания интегральной схемы (IC) путем объединения тысяч транзисторов. в одну микросхему. Например, использование этой технологии сделало компьютеры четвертого поколения очень компактными и маленькими, превосходными по скорости и надежности, увеличило его первичную емкость хранения, стало более универсальным, портативным и проданным по низкой цене, что повысило популярность компьютеров; из-за характеристик компьютеров четвертого поколения они привели к революции персональных компьютеров (ПК).

[20] Примером компьютеров четвертого поколения был APPLE II. [21] APPLE II был 8-битным домашним компьютером, одним из первых очень успешных микрокомпьютеров массового производства, в первую очередь Стива Возняка (Стив Джобс руководил разработкой пенопластового корпуса для Apple II ^[5] и Род Холт разработали импульсный источник питания). Он был представлен Джобсом в 1977 году на выставке West Coast Computer Faire и стал первым потребительским продуктом, проданным Apple Computer.

Рисунок 9

На изображении выше изображен ЯБЛОКО II. [22]

ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРОВ FOUTH GENERATION

• Введение в очень крупномасштабную интеграцию (СБИС) — объединяет миллионы транзисторов
• Появился однокристальный процессор и одноплатный компьютер
• Наименьший размер из-за высокой плотности компонентов
• Создание персонального компьютера (ПК)
• Широкое распространение передачи данных
• Объектно-ориентированное программирование: объекты и операции над объектами
• Искусственный интеллект: функции и логические предикаты

КОМПЬЮТЕРЫ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ АРХИТЕКТУРА

[23]

Компьютер четвертого поколения в основном состоит из пяти независимых блоков: ввода, памяти, арифметики и логики, блока вывода и управления.На рисунке выше показан функциональный блок компьютера и его физическое расположение в компьютере. Устройство принимает цифровую информацию от пользователя, в том числе с помощью клавиатуры, мыши, микрофона; информация либо сохраняется, либо обрабатывается в зависимости от типа инструкций.

ОТЗЫВЫ ПО ОЧЕНЬ МАСШТАБНОЙ ИНТЕГРАЦИИ (СБИС)

1. ПЕРВЫЙ РАССМОТРЕНИЕ INTEL (8080) В 1974 ГОДУ

• 8 БИТ ДАННЫХ
• 16-БИТНЫЕ ДАННЫЕ
• 6 мкМ NMOS
• 6К ТРАНЗИСТОРЫ
• 2 МГц

2. ВТОРОЙ ОБЗОР, сделанный MOTOROLA (68000) В 1979 ГОДУ

• ВНУТРЕННЯЯ 32-БИТНАЯ АРХИТЕКТУРА, НО ЕСТЬ 16-БИТНАЯ ШИНА ДАННЫХ
• 16- И 32-БИТНЫЕ РЕГИСТРЫ, 8 ДАННЫХ И 8 АДРЕСНЫХ РЕГИСТРОВ
• ТРУБОПРОВОД 2 СТУПЕНЬ
• НЕТ ПОДДЕРЖКИ ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ
• 68020 ВНЕШНИЙ БЫЛ ПОЛНОСТЬЮ 32 БИТА

ТРЕТИЙ ОБЗОР INTEL (386) В 1985 году

• 32 БИТА ДАННЫХ
• УЛУЧШЕННЫЙ АДРЕС
• РЕЖИМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
• KERNAL SYSTEM SERVICES,
• ПРИЛОЖЕНИЯ УСЛУГИ

ЧЕТВЕРТОЕ ОБЗОР АЛЬФА (21264) В 1990 ГОДУ

• 64-БИТНЫЙ АДРЕС / ДАННЫЕ
• СУПЕР СКАЛЯР
• НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
• 256 ЗАПИСЕЙ TLB
• 128 КБ CATCH
• АДАПТИВНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОТРАСЛИ
• 0.35 мкм CMOS ПРОЦЕСС
• 15,2M ТРАНЗИСТОРЫ
• 600 МГц

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ КОМПЬЮТЕРОВ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ

Первоначально интегральные схемы содержали от десяти до двадцати компонентов. Эта технология получила название маломасштабной интеграции (SSI). Позднее, с развитием технологий производства микросхем, стало возможным объединить до сотни компонентов на одном кристалле. Эта технология получила название средней интеграции (MSI).Затем наступила эра крупномасштабной интеграции (LSI), когда стало возможным объединить более 30 000 компонентов на одном кристалле. Усилия по дальнейшей миниатюризации все еще продолжаются, и ожидается, что более миллиона компонентов будут интегрированы в один чип, известный как очень крупномасштабная интеграция (VLSI). Компьютер четвертого поколения, который есть у нас сейчас, имеет в качестве мозга микросхемы LSI. Это технология LSI, которая привела к разработке очень маленьких, но чрезвычайно мощных компьютеров.Это было началом социальной революции. Вскоре на одном корабле размером с почтовую марку появилась целая компьютерная схема. Компьютеры за ночь стали невероятно компактными. Их производство стало недорогим, и внезапно стало возможным владение компьютером для всех и каждого.

ПРЕИМУЩЕСТВА	НЕДОСТАТКИ
Наименьший размер благодаря высокой плотности компонента Очень надежный Кондиционер не требуется Минимальное техническое обслуживание Портативный Самый дешевый среди всех поколений	Высокая степень сложности Требуется знание высоких технологий для чипа VKSI

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрев всю информацию, собранную в результате моего исследования, я могу сделать вывод, что с технологией, используемой в производстве и производстве компьютеров для каждого поколения компьютеров, все характеристики компьютеров были связаны с используемой технологией.Я также провел дальнейшие исследования компьютеров пятого поколения, чтобы получить представление о развитии компьютеров, и в результате я обнаружил некоторую новую информацию, которая обновила мои знания о поколениях компьютеров. Например, ученые сейчас работают над компьютерами пятого поколения — обещание, но еще не реальность. Они стремятся предоставить нам машины с подлинным интеллектом, способностью рассуждать логически и с реальным знанием мира. Таким образом, в отличие от последних четырех поколений, которые, естественно, последовали за его предшественником, пятое поколение будет совершенно другим, совершенно новым и совершенно новым.

По своей структуре он будет параллельным (нынешние — последовательными) и сможет выполнять несколько задач одновременно. В функциях это не будет алгоритмически (пошагово, по одному за раз). По своей природе он будет заниматься не только обработкой данных (вычислением чисел), но и обработкой знаний. Таким образом, он будет не просто дедуктивным, но и индуктивным. В приложении он будет вести себя как эксперт. В программировании он будет взаимодействовать с людьми на обычном языке (в отличие от BASIC, COBOL, FORTRAN и т. Д.которые нужны нынешним компьютерам). А в архитектуре у него будет KIPS (система обработки информации о знаниях), а не нынешняя DIPS / LIPS (система обработки данных / логической информации).

БИБЛОГРАФИЯ

Количество слов: 5359

---

[10] Книга — История компьютеров профессора доктора Мирослава Малека Стр. 22

[17] Книга — История компьютеров профессора доктора Мирослава Малека Стр. 24

[19] Книга — История компьютеров профессора доктора Мирослава Малека Стр.26

[23] Книга — Компьютерная архитектура и организация Б.А. Годсе и А.П. Годсе

поколений, компьютеры | Encyclopedia.com

Ранние современные компьютеры обычно подразделяются на четыре «поколения». Каждое поколение отмечено улучшениями в базовой технологии. Эти технологические усовершенствования были выдающимися, и каждый шаг приводил к созданию компьютеров с более низкой стоимостью, более высокой скоростью, большей емкостью памяти и меньшим размером.

Эта группировка поколений не является однозначной и не бесспорной.Многие из изобретений и открытий, которые внесли свой вклад в современную компьютерную эру, не вполне укладываются в эти строгие категории. Читателю не следует интерпретировать эти даты как строгие исторические границы.

Первое поколение (1945–1959)

Электронная лампа была изобретена в 1906 году инженером-электриком по имени Ли Де Форест (1873–1961). В первой половине двадцатого века это была фундаментальная технология, которая использовалась для создания радиоприемников, телевизоров, радаров, рентгеновских аппаратов и множества других электронных устройств.Это также основная технология, связанная с первым поколением вычислительных машин.

Первый рабочий электронный компьютер общего назначения, названный ENIAC (Электронный числовой интегратор и компьютер), был построен в 1943 году и использовал 18 000 электронных ламп. Он был построен при государственном финансировании инженерной школы Мура при Пенсильванском университете, а его главными проектировщиками были Дж. Преспер Эккерт-младший (1919–1995) и Джон У. Мочли (1907–1980). Было почти 30.5 метров (100 футов) в длину и имел двадцать 10-значных регистров для временных вычислений. Он использовал перфокарты для ввода и вывода и был запрограммирован с подключением к плате разъема. ENIAC мог производить вычисления со скоростью 1900 добавлений в секунду. Он использовался в основном для расчетов, связанных с войной, таких как построение баллистических таблиц стрельбы и расчетов для помощи в создании атомной бомбы.

Колосс был еще одной машиной, которая была построена в те годы, чтобы помочь сражаться во Второй мировой войне.Британский аппарат, он использовался для расшифровки секретных сообщений врага. Используя 1500 вакуумных ламп, машина, как и ENIAC, была запрограммирована с использованием проводки на плате разъема.

Эти ранние машины, как правило, управлялись с помощью коммутационной платы или серии направлений, закодированных на бумажной ленте. Некоторые вычисления потребуют одного соединения, в то время как другие вычисления потребуют другого. Итак, хотя эти машины были явно программируемыми, их программы не хранились внутри. Это изменится с развитием компьютера с хранимой программой.

Команда, работающая над ENIAC, вероятно, была первой, кто осознал важность концепции хранимой программы. Некоторыми из людей, участвовавших в ранних разработках этой концепции, были Дж. Преспер Эккерт-младший (1919–1955), Джон В. Мочли (1907–1980) и Джон фон Нейман (1903–1957). Летом 1946 года в школе Мура прошел семинар, на котором большое внимание было уделено проектированию компьютера с хранимой программой. Около тридцати ученых с обеих сторон Атлантического океана приняли участие в этих обсуждениях, и вскоре было построено несколько запрограммированных машин.

Один из участников семинара Школы Мура, Морис Уилкс (1913–1913), возглавлял британскую группу, которая построила EDSAC (электронный автоматический калькулятор с запоминанием задержки) в Кембридже в 1949 году. С американской стороны команду возглавлял Ричард Снайдер. закончил EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) в школе Мура. Фон Нейман помог спроектировать машину IAS (Институт перспективных исследований), которая была построена в Принстонском университете в 1952 году. Эти машины, хотя и использовали электронные лампы, были сконструированы таким образом, чтобы их программы могли храниться внутри.

Другой важной машиной с хранимой программой этого поколения был UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer). Это была первая успешная коммерчески доступная машина. UNIVAC был разработан Эккертом и Мочли. Было использовано более 5000 вакуумных ламп и использовалась магнитная лента для бестарного хранения. Машина использовалась для таких задач, как бухгалтерский учет, расчет актуарной таблицы и прогнозирование выборов. В итоге было установлено 46 таких машин.

UNIVAC, запустивший свою первую программу в 1949 году, мог выполнять в десять раз больше операций сложения в секунду, чем ENIAC.В современных долларах UNIVAC стоил 4 996 000 долларов. Также в этот период был отгружен первый компьютер IBM. Он назывался IBM 701, и было продано девятнадцать таких машин.

Второе поколение (1960–1964)

По мере роста коммерческого интереса к компьютерным технологиям в конце 1950-х и 1960-х годах было представлено второе поколение компьютерных технологий, основанное не на электронных лампах, а на транзисторах .

Джон Бардин (1908–1991), Уильям Б.Шокли (1910–1989) и Уолтер Х. Браттейн (1902–1987) изобрели транзистор в Bell Telephone Laboratories в середине 1940-х годов. К 1948 году для многих было очевидно, что транзистор, вероятно, заменит вакуумную лампу в таких устройствах, как радиоприемники, телевизоры и компьютеры.

Одной из первых вычислительных машин на базе транзистора была Transac S-2000 от Philco Corporation в 1958 году. Вскоре IBM выпустила IBM 7090 на базе транзисторов. Эти машины второго поколения были запрограммированы на таких языках, как COBOL (Common Business Oriented Language). ) и FORTRAN (переводчик формул) и использовались для широкого разнообразие деловых и научных задач.Магнитные диски и ленты часто использовались для хранения данных.

Третье поколение (1964–1970)

Третье поколение компьютерных технологий было основано на технологии интегральных схем и распространялось примерно с 1964 по 1970 год. Джек Килби (1923–) из Texas Instruments и Роберт Нойс (1927–1990) компании Fairchild Semiconductor были первыми, кто разработал идею интегральной схемы в 1959 году. Интегральная схема представляет собой единое устройство, содержащее множество транзисторов.

Пожалуй, самой важной машиной, построенной в этот период, была IBM System / 360.Некоторые говорят, что эту машину единолично представили третьему поколению. Это был не просто новый компьютер, а новый подход к компьютерному дизайну. Он представил единую компьютерную архитектуру для целого ряда или семейства устройств. Другими словами, программа, предназначенная для работы на одной машине семейства, может также работать на всех остальных. IBM потратила около 5 миллиардов долларов на разработку System / 360.

Один член семейства, IBM System / 360 Model 50, мог выполнять 500 000 добавлений в секунду по сегодняшней цене в 4 140 257 долларов.Этот компьютер был примерно в 263 раза быстрее, чем ENIAC.

В компьютерах третьего поколения центральный процессор был построен с использованием множества интегральных схем. Только в четвертом поколении весь процессор был размещен на одном кристалле Silicon — меньше почтовой марки.

Четвертое поколение (1970–?)

Четвертое поколение компьютерных технологий основано на микропроцессоре. Микропроцессоры используют методы крупномасштабной интеграции (LSI) и очень крупномасштабной интеграции (VLSI) для упаковки тысяч или миллионов транзисторов на одном кристалле.

Intel 4004 был первым процессором, построенным на единственном кремниевом кристалле. Он содержал 2300 транзисторов. Построенный в 1971 году, он положил начало поколению компьютеров, чье происхождение продолжалось до наших дней.

В 1981 году IBM выбрала корпорацию Intel в качестве производителя микропроцессора (Intel 8086) для своей новой машины IBM-PC. Этот новый компьютер мог выполнять 240 000 операций добавления в секунду. Хотя этот компьютер намного медленнее, чем компьютеры семейства IBM 360, в сегодняшних ценах этот компьютер стоит всего 4000 долларов! Такое соотношение цены и качества вызвало бум на рынке персональных компьютеров.

В 1996 году компьютер Pentium Pro корпорации Intel мог выполнять 400000000 операций добавления в секунду. Это было примерно в 210 000 раз быстрее, чем ENIAC — рабочая лошадка Второй мировой войны. Машина стоила всего 4400 долларов с поправкой на инфляцию.

Микропроцессорная техника теперь присутствует во всех современных компьютерах. Сами чипы можно изготавливать недорого и в больших количествах. Микросхемы процессора используются в качестве центральных процессоров, а микросхемы памяти используются для динамической оперативной памяти (RAM) .Оба типа микросхем используют миллионы транзисторов, выгравированных на их кремниевой поверхности. В будущем могут появиться микросхемы, объединяющие процессор и память на одном кремниевом кристалле.

В конце 80-х — начале 90-х годов прошлого века микропроцессоры с кэшированием, конвейерной обработкой и сверхмасштабированием стали обычным явлением. Поскольку многие транзисторы можно было сосредоточить в очень маленьком пространстве, ученые смогли разработать эти однокристальные процессоры со встроенной памятью (так называемый кэш ) и смогли использовать параллелизм на уровне команд, используя конвейеры команд вместе с конструкциями, которые позволяли одновременно выполняется несколько инструкций (так называемый супермасштаб).ПК Intel Pentium Pro представлял собой кэшированный сверхмасштабируемый конвейерный микропроцессор.

Кроме того, в этот период произошло увеличение использования параллельных процессоров. Эти машины объединяют в себе множество процессоров, связанных различными способами, для параллельного вычисления результатов. Они использовались для научных вычислений, а теперь используются также для баз данных и файловых серверов. Они не так распространены, как , , как однопроцессоры, потому что после многих лет исследований их все еще очень сложно программировать, и многие проблемы не поддаются параллельному решению.

Ранние разработки компьютерных технологий основывались на революционных достижениях в технологии. Изобретения и новые технологии были движущей силой. Более поздние разработки, вероятно, лучше всего рассматривать как эволюционные, а не революционные.

Было высказано предположение, что если бы авиационная отрасль развивалась с той же скоростью, что и компьютерная индустрия, можно было бы путешествовать из Нью-Йорка в Сан-Франциско за 5 секунд за 50 центов. В конце 1990-х годов производительность микропроцессоров улучшалась со скоростью 55 процентов в год.Если эта тенденция сохранится, а к 2020 году нет полной уверенности, что один микропроцессор сможет обладать всей вычислительной мощностью всех компьютеров в Силиконовой долине на заре двадцать первого века.

см. Также Apple Computer, Inc .; Bell Labs; Eckert, J. Presper, Jr. и Mauchly, John W .; Интегральные схемы; Корпорация Intel; Корпорация Майкрософт; Корпорация Xerox.

Майкл Дж. Маккарти

Библиография

Хеннесси, Джон и Дэвид Паттерсон. Компьютерная организация и дизайн . Сан-Франциско: Издательство Морган Кауфманн, 1998.

Рокетт, Фрэнк Х. «Транзистор». Scientific American 179, нет. 3 (1948): 52.

Уильямс, Майкл Р. История вычислительной техники . Лос-Аламитос, Калифорния: IEEE Computer Society Press, 1997.

Поколения компьютеров — ключевые концепции компьютерных исследований

Блок 7. Эволюция компьютеров

Вакуумная трубка — электронное устройство, контролирующее поток электронов в вакууме.Он используется в качестве переключателя, усилителя или экрана дисплея во многих старых моделях радиоприемников, телевизоров, компьютеров и т. Д.

Транзистор — электронный компонент, который можно использовать как усилитель или как переключатель. Он используется для управления потоком электроэнергии в радиоприемниках, телевизорах, компьютерах и т. Д.

Интегральная схема (ИС) — небольшая электронная схема, напечатанная на микросхеме (обычно из кремния), которая содержит множество собственных схемных элементов (например, транзисторы, диоды, резисторы и т. Д.)).

Микропроцессор — электронный компонент на интегральной схеме, который содержит центральный процессор (ЦП) компьютера и другие связанные с ним схемы.

CPU (центральный процессор) — его часто называют мозгом или двигателем компьютера, в котором происходит большая часть обработки и операций (центральный процессор является частью микропроцессора).

Магнитный барабан — цилиндр, покрытый магнитным материалом, на котором могут храниться данные и программы.

Магнитный сердечник — использует массивы небольших колец из намагниченного материала, называемых сердечниками, для хранения информации.

Машинный язык — язык программирования низкого уровня, состоящий из набора двоичных цифр (единиц и нулей), которые компьютер может читать и понимать.

Язык ассемблера похож на машинный язык, который понимает компьютер, за исключением того, что язык ассемблера использует сокращенные слова (например, ADD, SUB, DIV…) вместо чисел (нулей и единиц).

Память — физическое устройство, которое используется для хранения данных, информации и программ на компьютере.

Искусственный интеллект (AI) — область информатики, которая занимается моделированием и созданием интеллектуальных машин или интеллектуального поведения компьютеров (они думают, учатся, работают и реагируют как люди).

Классификация поколений компьютеров

Развитие компьютерных технологий часто делится на пять поколений.

Пять поколений компьютеров

Поколения компьютеров	Хронология поколений	Развивающееся оборудование
Первое поколение	1940-1950-х годов	На основе вакуумной лампы
Второе поколение	1950-1960-х годов	На базе транзистора
Третье поколение	1960-1970-х годов	на базе интегральной схемы
Четвертое поколение	1970-е годы по настоящее время	На базе микропроцессора
Пятое поколение	Настоящее и будущее	На основе искусственного интеллекта

Основные характеристики компьютеров первого поколения (1940-50-е гг.)

• Главный электронный компонент — электронная лампа
• Основная память — магнитные барабаны и магнитные ленты
• Язык программирования — машинный язык
• Power — потребляют много электроэнергии и вырабатывают много тепла.
• Скорость и размер — очень медленный и очень большой по размеру (часто занимает всю комнату).
• Устройства ввода / вывода — перфокарты и бумажная лента.
• Примеры — ENIAC, UNIVAC1, IBM 650, IBM 701 и т. Д.
• Количество — в период с 1942 по 1963 год было произведено около 100 различных ламповых компьютеров.

Основные характеристики компьютеров второго поколения (1950-1960-е гг.)

Основные характеристики компьютеров третьего поколения (1960-1970-е)

• Главный электронный компонент — интегральные схемы (ИС)
• Память — большой магнитопровод, магнитная лента / диск
• Язык программирования — язык высокого уровня (FORTRAN, BASIC, Pascal, COBOL, C и т. Д.)
• Размер — меньше, дешевле и эффективнее компьютеров второго поколения (их называли миникомпьютерами).
• Speed ​​- улучшение скорости и надежности (по сравнению с компьютерами второго поколения).
• Устройства ввода / вывода — магнитная лента, клавиатура, монитор, принтер и т. Д.
• Примеры — IBM 360, IBM 370, PDP-11, UNIVAC 1108 и т. Д.

Основные характеристики компьютеров четвертого поколения (1970-е годы по настоящее время)

• Главный электронный компонент — сверхбольшая интеграция (СБИС) и микропроцессор.
• VLSI– тысячи транзисторов на одном микрочипе.
• Память — полупроводниковая память (например, RAM, ROM и т. Д.)
  • RAM (оперативная память) — тип хранилища данных (элемент памяти), используемый в компьютерах для временного хранения программ и данных (энергозависимый: его содержимое теряется при выключении компьютера).
  • ROM (постоянная память) — тип хранилища данных, используемый в компьютерах, в котором постоянно хранятся данные и программы (энергонезависимая: его содержимое сохраняется, даже когда компьютер выключен).
• Язык программирования — язык высокого уровня (Python, C #, Java, JavaScript, Rust, Kotlin и др.).
  • Смешение языков третьего и четвертого поколений
• Размер — меньше, дешевле и эффективнее компьютеров третьего поколения.
• Speed ​​- улучшение скорости, точности и надежности (по сравнению с компьютерами третьего поколения).
• Устройства ввода / вывода — клавиатура, указывающие устройства, оптическое сканирование, монитор, принтер и т. Д.

• Сеть — группа из двух или более компьютерных систем, связанных вместе.
• Примеры — IBM PC, STAR 1000, APPLE II, Apple Macintosh и т. Д.

Основные характеристики компьютеров пятого поколения (настоящее и будущее)

• Главный электронный компонент: основан на искусственном интеллекте, использует технологию сверхбольшой интеграции (ULSI) и метод параллельной обработки.
  • ULSI — миллионы транзисторов на одном микрочипе
  • Метод параллельной обработки — использование двух или более микропроцессоров для одновременного выполнения задач.
• Язык — понимать естественный язык (человеческий язык).
• Power — потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла.
• Speed ​​- замечательное улучшение скорости, точности и надежности (по сравнению с компьютерами четвертого поколения).
Размер
• — портативный и небольшой по размеру, и имеет огромную емкость для хранения.
• Устройство ввода / вывода — клавиатура, монитор, мышь, трекпад (или тачпад), сенсорный экран, перо, речевой ввод (распознавание голоса / речи), световой сканер, принтер и т. Д.
• Пример — настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, смартфоны и т. Д.

Компьютер — Эта удивительная технология прошла путь от технологии, предназначенной только для правительства / бизнеса, до того, чтобы быть повсюду — от домов, рабочих мест и до карманов людей менее чем за 100 лет.

поколения компьютеров и первые электронные компоненты?

Что такое поколение компьютеров?

Компьютер — это машина, обрабатывающая данные или информацию в электронном виде.Он может хранить, извлекать и анализировать информацию. Теперь компьютер можно использовать для выполнения инструкций, отправки сообщений электронной почты, игры в онлайн-игры и просмотра веб-страниц. Также можно использовать редактирование или создание электронных таблиц, отчетов, а иногда даже видео. Тем не менее, разработка этой сложной структуры началась примерно в 1940 году с самого первого поколения компьютеров и с тех пор эволюционировала. Компьютерная революция всегда отмечалась как технологический прорыв, который коренным образом изменил уникальный способ работы компьютеров, в результате чего стали появляться все более компактные, дешевые, все более и более эффективные машины.Часто упоминается развитие компьютерных технологий применительно к различным типам вычислительных устройств. Компьютерная революция полностью изменила способ работы компьютеров, в результате чего компьютеры стали меньше, дешевле, эффективнее и безопаснее.

Первое поколение компьютеров:

Электронные лампы использовались в первых поколениях компьютеров. Эти компьютерные системы использовали вакуумные лампы в качестве цепей хранения и электромагнитных барабанов. Как следствие, они были очень массивными, занимали практически целые комнаты и стоили очень дорого в обслуживании.Все это были неэффективные материалы, которые обеспечивали высокие температуры, потребляли огромную энергию и, в конечном итоге, выделяли много тепла, которое приводило к постоянным сбоям. Эти машины первого века были ориентированы на «машинный язык» (это самый простой язык программирования, который компьютеры используют для общения). Информация зависела от бумажной ленты и перфокарт. Спектакль появился в изданиях. Двумя важными устройствами поколения были компьютеры UNIVAC и ENIAC.

Рисунок: 1 Вакуумная лампа

Компьютеры второго поколения:

Транзисторный компьютер, также называемый компьютером второго поколения, — это компьютер, в котором используются одиночные транзисторы, а не электронные лампы.… К 1947 году изобретение транзистора коренным образом изменило производство компьютеров. В телевизорах, телефонах и компьютерах транзистор дополнял устаревшую вакуумную лампу. Как следствие, компьютерное оборудование уменьшилось в размерах. В 1956 году на устройстве работал транзистор. Вместе с ранними разработками в области памяти на магнитных сердечниках транзисторы сделали компьютеры второго поколения более легкими, дешевыми, стабильными и гораздо более энергоэффективными, чем их аналоги. Первые суперкомпьютеры, расширенные IBM и LARC компанией Sperry-Rand, были самыми первыми крупномасштабными устройствами, в полной мере использовавшими преимущества этой транзисторной техники.Оба эти компьютера были созданы для лабораторий по исследованию атомной энергии и могли обрабатывать огромные объемы данных, что для атомных исследователей было весьма доступным навыком. Компьютеры были дорогими, и многие из них были слишком эффективны для вычислительных нужд бизнес-сообщества, что уменьшало их привлекательность. Когда-либо было построено только два LARC; один из Радиационных лабораторий Лоуренса в Ливерморе, Калифорния, будет называться сразу после устройства, а другой — в Соединенных Штатах.

Рисунок: 2. Транзистор

Третье поколение компьютеров:

Компьютеры третьего поколения были машинами, которые увеличили распространенность изобретения интегральных схем (ИС). Насколько мы знаем сегодня, они были самым первым шагом в сторону компьютеров. Их ключевым нововведением было использование интегральных схем, которые позволили уменьшить их вес до размеров больших тостеров. Несмотря на это, они приобрели название микрокомпьютеров, потому что они очень маленькие по сравнению с компьютерами 2-го поколения, которые заполняли бы целые этажи и дома.Наиболее известные машины того периода также включают линейку DEC PDP и серию компьютеров IBM-360. Компьютеры быстро стали намного доступнее, а затем разработчики, которые сочли это интересным, стали более популярными, что способствовало большему прогрессу в области компьютерного программирования, а также аппаратного обеспечения. Примерно в этот период несколько языков программирования высокого уровня, включая C, Pascal, COBOL и FORTRAN, начали использовать общедоступную среду. В этот период магнитное хранилище также стало более распространенным.

Рисунок: 3. Интегральная схема

Четвертое поколение компьютеров:

Временные рамки четвертого поколения относятся к 1971-80 гг. В компьютерах этого гена используются крупномасштабные встроенные схемы (СБИС). Такие схемы имеют 5000 транзисторов, а также другие компоненты схемы. Компьютеры четвертого поколения становятся все более мощными, компактными, надежными и доступными. Существует множество многочисленных дополнительных инструментов, включая такие, как разделение времени, создание сетей в реальном времени, использовались децентрализованные ОС четвертого поколения.Это поколение использует все языки высокого уровня, включая Java, C, C ++, PHP. Такие машины также могут быть использованы для включения в LSI (в массовом масштабе). Четвертое поколение — это расширение третьего поколения. Компьютеры первого поколения покрывали всю площадь комнаты, но новые компьютеры поместятся в руке. В компьютерах этого поколения используются микропроцессорные чипы. В четвертом поколении компьютеров использовалось объектно-ориентированное программирование. В объектно-ориентированном программировании есть разные языки, включая Java, Visual Basic и т. Д.Эти объектно-ориентированные приложения предназначены для решения определенных задач и не требуют дополнительных занятий. Он включает запросы и подстанции приложений. Первой компанией, которая может создать микрочипы, была Intel. IBM произвела первый домашний компьютер четвертого поколения. Такие машины должны были работать с минимальным количеством энергии. Четвертое поколение компьютеров было первым суперкомпьютером, который мог надежно проводить несколько вычислений. Такие суперкомпьютеры также использовались в телекоммуникациях.Возможность обработки расширена до многих гигабайт и даже терабайт данных.

Рисунок: 4. Микропроцессор

Пятое поколение компьютеров:

Проект пятого поколения — крупное японское исследовательское исследование, целью которого является создание новой формы компьютера к 1991 году. был запущен после долгих дискуссий о необходимости значительно более доступных компьютеров, которые будут распространяться «как воздух», чтобы, помимо прочего, воспользоваться преимуществами старения населения и личного развития.Люди из MITI, которые финансировали план, должны были иметь сильного маркетингового стратега, чтобы выбрать адрес проекта, потому что само название вызвало большой ажиотаж во всем мире. В стадии разработки будут компьютеры 5-го поколения, ориентированные на искусственный интеллект. Пятое поколение стремится создать компьютер, достаточно умен, чтобы учиться, самоорганизовываться и реагировать на реальный языковой ввод. Для этого исследования будут использоваться квантовые вычисления и квантовые и нанотехнологии.Поэтому мы можем предположить, что машины пятого века должны обладать силой человеческого разума.

Рисунок: 5. Искусственный интеллект

Сколько существует поколений компьютеров?

Обновлено: 02.05.2021, Computer Hope

Поколения компьютеров основаны на времени, когда произошли серьезные технологические изменения в компьютерах, такие как использование электронных ламп, транзисторов и микропроцессоров. По состоянию на 2020 год существует пять поколений компьютеров.

Просмотрите каждое из представленных ниже поколений, чтобы получить дополнительную информацию и примеры компьютеров и технологий, относящихся к каждому поколению.

Первое поколение (1940 — 1956)

Первое поколение компьютеров использовало электронные лампы в качестве основного элемента технологии. Вакуумные лампы широко использовались в компьютерах с 1940 по 1956 год. Вакуумные лампы были более крупными компонентами, в результате чего компьютеры первого поколения были довольно большими по размеру и занимали много места в комнате. Некоторые компьютеры первого поколения занимали целую комнату.

ENIAC — отличный пример компьютера первого поколения. Он состоял из почти 20 000 электронных ламп, 10 000 конденсаторов и 70 000 резисторов. Он весил более 30 тонн и занимал много места, поэтому для его размещения требовалось большое помещение. Другие примеры компьютеров первого поколения включают EDSAC, IBM 701 и Manchester Mark 1.

Второе поколение (1956-1963)

Во втором поколении компьютеров вместо электронных ламп использовались транзисторы. Транзисторы широко использовались в компьютерах с 1956 по 1963 год.Транзисторы были меньше электронных ламп и позволяли компьютерам быть меньше по размеру, работать быстрее и дешевле в сборке.

Первым компьютером, в котором использовались транзисторы, был TX-0, он был представлен в 1956 году. Другие компьютеры, в которых использовались транзисторы, включают IBM 7070, Philco Transac S-1000 и RCA 501.

Третье поколение (1964 — 1971)

Третье поколение компьютеров представило использование ИС (интегральных схем) в компьютерах. Использование микросхем в компьютерах помогло уменьшить размер компьютеров даже больше, чем компьютеры второго поколения, а также сделало их быстрее.

Почти все компьютеры с середины до конца 1960-х годов использовали микросхемы. Хотя многие люди считают, что третье поколение появилось с 1964 по 1971 год, ИС все еще используются в компьютерах. Спустя более 45 лет современные компьютеры уходят корнями в третье поколение.

Четвертое поколение (1972-2010)

Четвертое поколение компьютеров воспользовалось преимуществом изобретения микропроцессора, более известного как ЦП. Микропроцессоры с интегральными схемами помогли облегчить размещение компьютеров на столе и представить портативные компьютеры.

Некоторые из первых компьютеров, в которых использовался микропроцессор, включают Altair 8800, IBM 5100 и Micral. Сегодняшние компьютеры по-прежнему используют микропроцессоры, хотя считается, что четвертое поколение закончилось в 2010 году.

Пятое поколение (с 2010 г. по настоящее время)

Пятое поколение компьютеров начинает использовать ИИ (искусственный интеллект), захватывающую технологию, имеющую множество потенциальных приложений по всему миру. В области технологий искусственного интеллекта и компьютеров был сделан прорыв, но еще есть возможности для значительных улучшений.

Одним из наиболее известных примеров ИИ в компьютерах является IBM Watson, который был показан в телешоу Jeopardy в качестве участника. Другие наиболее известные примеры включают Siri от Apple на iPhone и Microsoft Cortana на компьютерах с Windows 8 и Windows 10. Поисковая система Google также использует ИИ для обработки запросов пользователей.

Шестое поколение (будущие поколения)

По состоянию на 2021 год большинство по-прежнему считает нас пятым поколением, поскольку ИИ продолжает развиваться.Одним из возможных претендентов на будущее шестое поколение является работа, проводимая с квантовыми компьютерами. Однако до тех пор, пока она не станет более развитой и широко используемой, это пока только многообещающая технология.

.