Реферат: ЭВМ 1-3 поколений

2001г.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;color:black;mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Вопросы  к контрольной работе.

<span Times New Roman",«serif»">1. Классическая структура ЭВМ1-го поколения, ее характерные черты и недостатки.

<span Times New Roman",«serif»">2. Развитие структуры ЭВМ вмашинах 2-го поколения. Характерные черты ЭВМ 2-го поколения.

3.Структура ЭВМ 3-го поколения, ее основные черты и режимы работы.

__________________________________________________________________

ВВЕДЕНИЕ

Первая страница в истории создания вычислительныхмашин связана с именем французского философа, писателя, математика и физикаБлеза Паскаля. В 1641 г. он сконструировал механический вычислитель, которыйпозволял складывать и вычитать числа. В 1673 г. выдающийся немецкий ученыйГотфрид Лейбниц построил первую счетную машину, способную механически выполнятьвсе четыре действия арифметики. Ряд важнейших ее механизмов применяли вплоть досередины XX в. в некоторых типах машин. К типу машины Лейбница могут бытьотнесены все машины, в частности и первые ЭВМ, производившие умножение какмногократное сложение, а деление — как многократное вычитание. Главным достоинствомвсех этих машин являлись более высокие, чем у человека, скорость и точностьвычислений. Их создание продемонстрировало принципиальную возможностьмеханизации интеллектуальной деятельности человека.

Появление ЭВМ иликомпьютеров – одна из существенных примет современной научно-техническойреволюции. Широкое распространение компьютеров привело к тому, что все большеечисло людей стало знакомиться с основами вычислительной техники, апрограммирование постепенно превратилось в элемент культуры. Первые электронныекомпьютеры появились в первой половине XX века. Они могли делать значительнобольше механических калькуляторов, которые лишь складывали, вычитали иумножали. Это были электронные машины, способные решать сложные задачи.

Ввычислительной технике существует своеобразная периодизация развитияэлектронных вычислительных машин. ЭВМ относят к тому или иному поколению взависимости от типа основных используемых в ней элементов или от технологии ихизготовления. Ясно, что границы поколений в смысле времени сильно размыты, таккак в одно и то же время фактически выпускались ЭВМ различных типов.

С каждым новым поколением увеличивалосьбыстродействие, уменьшались потребляемая мощность и масса ЭВМ, повышалась ихнадежность. При этом возрастали их «интеллектуальные» возможности — способность «понимать» человека и обеспечивать ему эффективныесредства для обращения к ЭВМ. В настоящее время принято говорить о пятипоколениях ЭВМ:

1 –эл.вак.лампы, 50-е г.

2 –транзисторы, 60-е г.

3 –интегральные схемы (ИС), 70-е г.

4 –большие ИС (БИС) и сверхбольшие ИС, 80-е г.

5 –многопроцессорные системы с параллельной обработкой, 90-е г.

В этой контрольной работе мысосредоточим свое внимание на рассмотрении ЭВМ первых трех поколений.

 Кроме всегопрочего хотелось бы также отметить и замечательные разработки ЭВМ первыхпоколений, которые существовали на территории тогдашнего СССР.  А начиналось все параллельно и независимо отСША, в характерной для холодной войны обстановке глубочайшей секретности. В СШАглавным заказчиком зарождающейся вычислительной техники было Министерствообороны. У нас в конце 40-х – начале 50-х годов появляются первые идеи, первыепроекты и, наконец, первые цифровые вычислительные машины – совершеннооригинальные, не скопированные с западных образцов. Собственно, никакихобразцов и быть не могло. Формируются основные научные школы, создававшиемашины первого и второго поколений. Это прежде всего школа выдающегося ученого,основоположника ЦВМ в нашей стране, академика С.А.Лебедева. Это школа И.С.Брука, под руководством которого создавались малые и управляющие ЭВМ. ЭтоПензенская научная школа, которую возглавлял Б.И. Рамеев и которая до конца60-х годов успешно занималась универсальной вычислительной техникой общегоназначения. Далее по ходу рассмотрения ЭВМ первых трех поколений мы будемупоминать работы вышеописанных советских научных школ.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

ЭВМ первого поколения

ЭВМ первого поколения — этомашины, основными деталями которых были электронные лампы. Компьютеры на ихоснове появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа — вакуумныйдиод — была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохожденияэлектрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли деФоррест изобретает вакуумный триод — лампу с тремя электродами, затемпоявляется газонаполненная электронная лампа — тиратрон, пятиэлектродная лампа- пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампыиспользовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанинВинни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчикэлектрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронныхламп. Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М.А. Бонч-Бруевичем (1918) и — независимо — американцами У. Икклзом и Ф.Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одномиз двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобноэлектромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичнойцифры.

<img src="/cache/referats/8481/image001.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1026">

<span Times New Roman, Times,serif",«serif»">Электроннаялампа.

<span Times New Roman, Times,serif",«serif»">Электроннаялампа — электровакуумный прибор (электровакуумные приборы — приборы для генерации,усиления и преобразования магнитной энергии, в которых рабочее пространство освобожденоот воздуха и защищено от окружающей атмосферы жёской газонепроницаемой оболочкой),действие которого основано на изменении потока электронов (отбираемых от катодаи движушихся в вакууме) электрическим полем, формируемым с помощью электродов. взависимости от значеня выходной мощности электронные лампы делятся на приемно-усилительныелампы (выходная мощность — не свыше 10 Вт) и генераторные лампы (свыше10 Вт).

<span Times New Roman, Times,serif",«serif»">

<span Times New Roman, Times,serif",«serif»">

Использование электроннойлампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-затого, что высота стеклянной лампы — 7см, машины были огромных размеров. Каждые7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 — 20тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень многовремени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации«современного» компьютера того времени требовались специальныесистемы охлаждения.

Чтобы разобраться взапутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров.Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в памятьпри помощи соединения нужного штеккера с нужным гнездом.

Примерами машин I-гопоколения могут служить <span Verdana",«sans-serif»">Mark 1

, ENIAC, EDSAC (Electronic DelayStorage Automatic Calculator), — первая машина с хранимой программой. UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюропереписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака,которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивакстал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, гдевместо перфокарт использовалась магнитная лента.

Когда в СССР стало известноо создании в США машины ENIAC в АН Украины и в АН СССР была начата разработкапервой, отечественной, действующей ЭВМ. Сведения о разработках на Западепоступали отрывочные, и, естественно, документация по первым ЭВМ быланедоступна нашим специалистам. Руководителем разработки был назначен СергейАлександрович Лебедев. Разработка велась под Киевом, в секретной лаборатории вместечке Феофания. Малая электронная счетная машина (МЭСМ) – так называлосьдетище Лебедева и сотрудников его лаборатории – занимала целое крылодвухэтажного здания и состояла из 6 тысяч электронных ламп. Ее проектирование,монтаж и отладка были выполнены в рекордно быстрый срок – за 2 года, силамивсего лишь 12 научных сотрудников и 15 техников. Несмотря на то, что МЭСМ посуществу была лишь макетом действующей машины, она сразу нашла своихпользователей: к первой ЭВМ выстраивалась очередь киевских и московских математиков,задачи которых требовали использования быстродействующего вычислителя. В своейпервой машине Лебедев реализовал основополагающие принципы построениякомпьютеров, такие как:

Ø<span Times New Roman""> 

наличие арифметических устройств, памяти, устройств ввода/вывода и управления;

Ø<span Times New Roman""> 

кодирование и хранение программы в памяти, подобно числам;

Ø<span Times New Roman""> 

двоичная система счисления для кодирования чисел и команд;

Ø<span Times New Roman""> 

автоматическое выполнение вычислений на основе хранимой программы;

Ø<span Times New Roman""> 

наличие как арифметических, так и логических операций;

Ø<span Times New Roman""> 

иерархический принцип построения памяти;

Ø<span Times New Roman"">

использование численныхметодов для реализации вычислений.

После Малой электронноймашины была создана и первая Большая – БЭСМ-1, над которой С.И. Лебедев работалуже в Москве, в ИТМ и ВТ АН СССР. Одновременно с ИТМ и ВТ и конкурируя с ним,разработкой ЭВМ занималось недавно сформированное СКБ-245 со своей ЭВМ«Стрела».

БЭСМ и «Стрела»составили парк созданного в 1955 году Вычислительного центра АН СССР, накоторый сразу легла очень большая нагрузка. Потребность в сверхбыстрых (по темвременам) расчетах испытывали математики, ученые-термоядерщики, первыеразработчики ракетной техники и многие другие. Когда в 1954 году оперативнаяпамять БЭСМ была укомплектована усовершенствованной элементной базой,быстродействие машины (до 8 тысяч операций в секунду) оказалось на уровнелучших американских ЭВМ и самым высоким в Европе. Доклад Лебедева о БЭСМ в 1956году на конференции в западногерманском городе Дармштадте произвел настоящийфурор, поскольку малоизвестная советская машина оказалась лучшей европейскойЭВМ. В 1958 году БЭСМ, теперь уже БЭСМ-2, в которой память на потенциалоскопахбыла заменена ЗУ на ферритовых сердечниках и расширен набор команд, былаподготовлена к серийному производству на одном из заводов в Казани. Такначиналась история промышленного выпуска ЭВМ в Советском Союзе!

Элементная база первыхвычислительных машин – электронные лампы – определяла их большие габариты,значительное энергопотребление, низкую надежность и, как следствие, небольшиеобъемы производства и узкий круг пользователей, главным образом, из мира науки.В таких машинах практически не было средств совмещения операций выполняемойпрограммы и распараллеливания работы различных устройств; команды выполнялисьодна за другой, АЛУ простаивало в процессе обмена данными с внешнимиустройствами, набор которых был очень ограниченным. Объем оперативной памятиБЭСМ-2, например, составлял 2048 39-разрядных слов, в качестве внешней памятииспользовались магнитные барабаны и накопители на магнитной ленте. Оченьтрудоемким и малоэффективным был процесс общения человека с машиной первогопоколения. Как правило, сам разработчик, написавший программу в машинных кодах,вводил ее в память ЭВМ с помощью перфокарт и затем вручную управлял еевыполнением. Электронный монстр на определенное время отдавался в безраздельноепользование программисту, и от уровня его мастерства, способности быстронаходить и исправлять ошибки и умения ориентироваться за пультом ЭВМ во многомзависела эффективность решения вычислительной задачи. Ориентация на ручноеуправление определяла отсутствие каких бы то ни было возможностей буферизациипрограмм.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line">

ЭВМ второго поколения

Применение полупроводниковыхприборов позволило резко повысить надежность ЭВМ, сократить ее массу, габаритыи потребляемую мощность. Полупроводниковые элементы — транзисторы — составлялиоснову ЭВМ второго поколения. Эти ЭВМ по сравнению с ЭВМ первого поколенияобладали большими возможностями и быстродействием.

А начиналось все так: 1 июля1948 года на одной из страниц «Нью-Йорк Таймс», посвященной радио ителевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма «Беллтелефон лабораториз» разработала электронный прибор, способный заменитьэлектронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмыУолтер Брайттен создали первый действующий транзистор. Это былточечно-контактный прибор, в котором три металлических «усика»контактировали с бруском из поликристаллического германия.

Первые компьютеры на основетранзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданыболее компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipmentвыпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник истоимостью всего 20 тыс. долларов.

Созданию транзисторапредшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще в 1938 году началфизик теоретик Уильям Шокли. Применение транзисторов в качестве основногоэлемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и кповышению их надежности.

Транзистор

<img src="/cache/referats/8481/image002.gif" align=«left» v:shapes="_x0000_s1033">Электронный прибор на основе полупроводникового кристалла, имеющий три(или боллее) вывода, предназначенный для генериррования и преобразованияэлектрических колебаний. Изобретен в 1948 году У. Шокли, Дж. Бардином и Уолт.Брайтенном. Транзисторы составляют два основных крупных класса: униполярные ибиполярные транзисторы.

В униполярных транзисторахпротекание тока через кристалл обусловлено носителями заряда только одногознака — электронами или дырками.В биполярных транзисторах (которые обычноназывают просто «Транзисторами») ток через кристалл обусловлендвижением носителей заряда обоих знаков. Такой транзистор представляет собоймонокристаллическую полупроводниковую пластину, в которой с помощью особыхтехнологических приемов созданы 3 области с разной проводимостью: дырочной (p)и электронной (n). В зависимости от порядка их чередования различаюттранзисторы p-n-p типа и n-p-n типа. Средняя область (её обычноделают очень тонкой) — порядка нескольких мкм, называют базой, две другие — эмиттером и коллектором. База отделена от эмиттера и коллектора электронно-дырочнымипереходами (p-n переходами): эмиттерными и коллекторными. От базы,эмиттера и коллектора сделаны металлические выводы.

И все-таки самойудивительной способностью транзистора является то, что он один способентрудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью,выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно спроцессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методыхранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту, впервыепримененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для выводаинформации. А в середине 60-х годов получило распространение хранениеинформации на дисках.

Если говорить в общих чертахо структурных изменениях машин второго поколения, то это, прежде всего,появление возможности совмещения операций ввода/вывода с вычислениями вцентральном процессоре, увеличение объема оперативной и внешней памяти,использование алфавитно-цифровых устройств для ввода и вывода данных.«Открытый» режим использования машин первого поколения сменился«закрытым», при котором программист уже не допускался в машинный зал,а сдавал свою программу на алгоритмическом языке оператору ЭВМ, который изанимался ее дальнейшим пропуском на машине.

Большие достижения вархитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций всекунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить «Стретч»(Англия), «Атлас» (США). В то время СССР шел в ногу со временем ивыпускал ЭВМ мирового уровня (например «БЭСМ-6»).

БЭСМ-6 стала первойотечественной вычислительной машиной, которая была принята Государственнойкомиссией с полным математическим обеспечением. В ее создании принимали участиемногие ведущие специалисты страны. Лебедев одним из первых понял огромноезначение совместной работы математиков и инженеров в создании вычислительныхсистем. Значение этого становится очевидным, когда разработка эффективнойвычислительной техники перерастает из проблемы инженерно-технологической впроблему математическую, которую можно решить только совместными усилиямиинженеров и математиков.
Наконец — и это тоже важно, — все схемы БЭСМ-6 по инициативе С.А.Лебедева былизаписаны формулами булевой алгебры. Это открыло широкие возможности дляавтоматизации проектирования и подготовки монтажной и производственнойдокументации. Она выдавалась на завод в виде таблиц, полученных на БЭСМ-2, гдепроводилось и моделирование структурных схем. В дальнейшем системапроектирования была существенно усовершенствована, благодаря работам Г.Г.Рябова (система «Пульс»).

Основные принципиальныеособенности БЭСМ-6: магистральный, или, как в 1964 г. назвал его С.А. Лебедев,водопроводный принцип организации управления; с его помощью потоки команд и операндовобрабатываются параллельно (до восьми машинных команд на различных стадиях);использование ассоциативной памяти на сверхбыстрых регистрах, что сократилоколичество обращений к ферритной памяти, позволило осуществить локальнуюоптимизацию вычислений в динамике счета; расслоение оперативной памяти наавтономные модули, что дало возможность одновременно обращаться к блокам памятипо нескольким направлениям; многопрограммный режим работы для одновременногорешения нескольких задач с заданными приоритетами; аппаратный механизмпреобразования математического адреса в физический, что дало возможностьдинамически распределять оперативную память в процессе вычислений средствамиоперационной системы; принцип полистовой организации памяти и разработанные на егооснове механизмы защиты по числам и командам; развитая система прерывания,необходимая для автоматического перехода с решения одной задачи на другую,обращения к внешним устройствам, контроля их работы.

В электронных схемах БЭСМ-6использовано 60 тыс. транзисторов и 180 тыс. полупроводников-диодов. Элементнаябаза БЭСМ-6 по тем временам была совершенно новой, в ней были заложены основысхемотехники ЭВМ третьего и четвертого поколений. Принцип разделения сложноймашинной логики, построенной на диодных блоках, от однотипной усилительнойчасти на транзисторах обеспечили простоту изготовления и надежность работы.Среднее быстродействие машины достигло 1 млн. операций в секунду.

Основные характеристикиразличных отечественных

ЭВМ второго поколения

<table cellspacing=«0» cellpadding=«0» ">

Характеристики:

<span Arial",«sans-serif»">БЭСМ-4

<span Arial",«sans-serif»">М-220

<span Arial",«sans-serif»">Урал-11

<span Arial",«sans-serif»">Минск-22

<span Arial",«sans-serif»">Урал-16

<span Arial",«sans-serif»">Минск-32

<span Arial",«sans-serif»">М-222

<span Arial",«sans-serif»">БЭСМ-6

<span Arial",«sans-serif»">Адресность

<span Arial",«sans-serif»">3

<span Arial",«sans-serif»">3

<span Arial",«sans-serif»">1

<span Arial",«sans-serif»">2

<span Arial",«sans-serif»">1

<span Arial",«sans-serif»">1 и 2

<span Arial",«sans-serif»">3

<span Arial",«sans-serif»">1

<span Arial",«sans-serif»">Форма представления данных

<span Arial",«sans-serif»">С плавающей запятой

<span Arial",«sans-serif»">С плавающей запятой

<span Arial",«sans-serif»">С фиксированной запятой, символьная

<span Arial",«sans-serif»">С фиксированной запятой, символьная

<span Arial",«sans-serif»">С плавающей и фиксированной запятой, символьная

<span Arial",«sans-serif»">С плавающей и фиксированной запятой, символьная

<span Arial",«sans-serif»">С плавающей запятой, символьная

<span Arial",«sans-serif»">С плавающей запятой, символьная

<span Arial",«sans-serif»">Длина машинного слова (дв.разр.)

<span Arial",«sans-serif»">45

<span Arial",«sans-serif»">45

<span Arial",«sans-serif»">24

<span Arial",«sans-serif»">37

<span Arial",«sans-serif»">48

<span Arial",«sans-serif»">37

<span Arial",«sans-serif»">45

<span Arial",«sans-serif»">48

<span Arial",«sans-serif»">Быстродействие (оп/с)

<span Arial",«sans-serif»">20 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">20 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">14-15 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">5 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">100 тыс

<span Arial",«sans-serif»">до 65 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">27 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">1 млн.

<span Arial",«sans-serif»">ОЗУ, тип, емкость (слов)

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">8192

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">4096-16384

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">4096-16384

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">8192

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">8192-65536

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">16384-65636

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">16384-32768

<span Arial",«sans-serif»">Ферритовый сердечник

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">32768-131071

<span Arial",«sans-serif»">ВЗУ, тип, емкость (слов)

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">8 млн.

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">16 млн.

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">8 млн.

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">до 5 млн.

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">12 млн.<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">НМБ<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">130 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">до 16 млн.

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">до 32 млн.<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">НМБ<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">до 192 тыс.

<span Arial",«sans-serif»">НМЛ

<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">32 млн.<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">НМБ<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">512 тыс.



<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line">

ЭВМ третьего поколения

Требование надежности,компактности, технологичности привели к созданию новой элементной базы ЭВМ — интегральных микросхем. Интегральная схема, которую также называют кристаллом,представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхностикремниевого кристалла площадью около 10 мм2.  С появления интегральных схем началисьразработки ЭВМ третьего поколения. Машины этого поколения характеризуютсярасширенным набором всевозможного оборудования для ввода — вывода и храненияинформации. Примером ЭВМ третьего поколения может служить единая системаэлектронно-вычислительных машин (ЕС ЭВМ).

Первые интегральные схемы(ИС) появились в 1964 году. Сначала они использовались только вкосмической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включаяавтомобили и бытовые приборы. Что же качается компьютеров, то без интегральныхсхем они просто немыслимы!

Появление ИС означалоподлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она одна способна заменитьтысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже заменил 40электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими жевычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМтретьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.

Интегральная схема.

<img src="/cache/referats/8481/image004.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1048">Интегральная микросхема — микроминиатюрное электронное устройство, все или часть элементов которого нераздельно связаны конструктивно исоединены между собой электрически.

Интегральные схемы изготавливают из особо чистыхполупроводниковых материалов (обычно кремний, германий), в которыхперестраивают саму решетку кристаллов так, что отдельные области кристалластановятся элементами сложной схемы. Маленькая пластинка из кристаллическогоматериала размерами примерно 1 мм2 превращается в сложнейшийэлектронный прибор, эквивалентный радиотехническому блоку из 50-100 и болееобычных деталей. Он способен усиливать или генерировать сигналы и выполнятьмногие другие радиотехнические функции.

В целях защиты от внешнихвоздействий интегральные схемы выпускают в защитных корпусах. По количествуэлементов различают интегральные схемы: 1-й степени интеграции (до 10элементов), 2-й степени интеграции (от 10 до 100) и т. д. Размеры отдельныхэлементов интегральных схем очень малы (порядка 0,5-10 мкм) и подчас соизмеримыс размерами пылинок (1-100 мкм). Поэтом производство интегральных схемосуществляется в особ чистых условиях.

Ко всем достоинствам ЭВМтретьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле,чем производство машин второго поколения. Благодаря этому, многие организациисмогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело кросту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различныхзадач. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированнымимашинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа.

Собственно, именно в этигоды с появлением семейства машин IBM 360 и возникло понятие компьютернойархитектуры, которое символизировало весь комплекс аппаратных и программныхсредств для решения пользовательских задач. Говоря об архитектуре, мы, какправило, не имеем в виду способы выполнения тех или иных функций или параметрыи техническую организацию определенных устройств, входящих в составвычислительной системы. У машин одного семейства они могут быть совершенноразличны, однако общими будут системы команд, способы организации взаимосвязимежду модулями и с внешними устройствами, а также матобеспечение.

К середине 60-х, натерритории тогдашнего СССР, помимо основных научных школ по созданиювычислительных машин в Москве и Пензе выпуском ЭВМ занимались в Минске (сериямашин средней производительности «Минск»), Ереване (минимашины и ЭВМ среднейпроизводительности «Наири», «Раздан»). Институт кибернетики АН Украины, возглавляемыйВиктором Михайловичем Глушковым, проводил разнообразные теоретическиеисследования в области проектирования ЭВМ и воплощал теорию в реальных машинах– малых управляющих ЭВМ «Днепр», миникомпьютерах для инженерных применений«Промiнь» и «Мир». Академик Глушков стал страстным проповедником внедрения АСУв народное хозяйство. Разработку аналогичных систем оборонного назначения вел иакадемик В.С.Семенихин.

30 декабря 1967 года ЦК иСовмин выпустили совместное постановление о разработке Единой Серии ЭлектронныхВычислительных Машин. В своем роде это было уникальное постановление – впервыена таком уровне решалась судьба дальнейшего развития вычислительной техники встране. Был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительнойтехники (НИЦЭВТ), под его началом объединились и другие организации. Открытымоставался вопрос: каким будет новый ряд машин. Проблема эта обсуждалась втечение нескольких лет, но в 1968 году Минрадиопром начал работы повоспроизведению архитектуры программно совместимого семейства IBM 360. Вдекабре 1969 года этот вариант был утвержден окончательно.

Напомним, что в 1964 годукорпорации IBM в серии 360 впервые удалось воплотить идею создания семействавычислительных машин различной производительности, обладающих общейархитектурой и полной программной совместимостью. Это событие произвело большоевпечатление на научный и промышленный мир и ознаменовало переход к третьемупоколению вычислительной техники. Системы IBM 360 обладали богатымматобеспечением, как системного, так и прикладного уровня.

Для производстваотечественных машин серии ЕС и комплектующих строилось и расширялось болеедесяти заводов, географически разбросанных по всей стране. Сами ЭВМ выпускалисьна Заводе счетно-аналитических машин (САМ) в Москве, в Минске, Пензе, Казани иЕреване. За 20 лет было выпущено три поколения ЕС ЭВМ, близкие по архитектуресемействам IBM-360 и 370. Как уже говорилось, машины одного семействаразличались по производительности. Быстродействие ЕС ЭВМ первой очереди,например, варьировалось от 20 тыс. оп/с в самой младшей модели ЕС-1020 до 500тыс.оп/с в наиболее мощной ЕС-1050.

В машинах третьего поколенияразрабатывалась более гибкая система прерываний, позволяющая синхронизироватьработу центрального процессора, процессоров ввода/вывода и должным образомреагировать на аварийные ситуации в программах пользователя. Мультипрограммныйрежим работы компьютера требовал создания мощных средств защиты памяти.Создавались механизмы динамического распределения памяти, совершенствовалисьоперационные системы.

Такое преобразование плюсразвитая система прерываний и механизмы защиты памяти позволили реализовать вразрабатываемой системе для ЭВМ мультипрограммный режим и режим разделениявремени, которые позволяли совместить на одной машине выполнение несколькихуправляющих задач, а также разработку управляющих программ.

Использование новойэлементной базы позволило существенно повысить быстродействие и объемоперативной памяти нового поколения машин. Значительно расширилась номенклатуравнешних устройств – появились накопители на сменных магнитных дисках,алфавитно-цифровые и графические дисплеи, графопостроители и т.д.

Но к сожалению, Основнымсдерживающим моментом в дальнейшем совершенствовании ЕС ЭВМ была, безусловно,элементная база. До 1990 года, когда с началом экономической реформыпроизводство машин фактически прекратилось, ЕС так и не перешли на сверхбольшиеинтегральные схемы. Технологии Министерства электронной промышленности непозволяли создавать элементы на микросхемах меньше 2 микрон, поэтому последниеразработки серии оснащались микросхемами памяти емкостью лишь 64 Кбит (!).

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам