Реферат: История вычислительной техники: четвертое поколение

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РФ

<img src="/cache/referats/11385/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1039">

Татарский Институт Содействия Бизнесу

<img src="/cache/referats/11385/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1040">

Реферат по информатики на тему:

 

 

История вычислительной техники: четвертое поколение.

Выполнил: Группа И-017 Шайдуллин АйратПреподаватель:Козин Александр Николаевич

 

Казань 2001

Первые приспособления. О том, когда человечество научилосьсчитать мы можем строить лишь догадки. Но можно с уверенностью сказать, что дляпростого подсчета наши предки использовали пальцы рук, способ который мы суспехом используем до сих пор. А как поступить в том случае если вы хотитезапомнить результаты вычислений или подсчитать то чего больше чем пальцев рук.В этом случае можно сделать насечки на дереве или на кости. Скоре всего так ипоступали первые люди, о чем и свидетельствуют археологические раскопки.Пожалуй самым древним из найденных таких инструментов считается кость сзарубками найденная в древнем поселении Дольни Вестоници на юго-востоке Чехии вМоравии. Этот предмет получивший название «вестоницкая кость» предположительноиспользовался за 30 тыс. лет до н. э. Несмотря на то, что на заречеловеческих цивилизаций, были изобретены уже довольно сложные системыисчисления использование засечек для счета продолжалось еще довольно такидолго. Так, к примеру за 2 тыс. лет до н.э. на коленях статуи шумерскогоцаря Гудеа была высечена линейка, поделенная на шестнадцать равных частей. Однаиз этих частей была в свою очередь поделена на две, вторая на три, третья начетыре, четвертая на пять, а пятая на шесть равных частей. При этом в пятойчасти длина каждого деления составляла 1 мм.

<div v:shape="_x0000_s1028">

<img src="/cache/referats/11385/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1030">

<div v:shape="_x0000_s1029">

<img src="/cache/referats/11385/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">

Отпервого до четвертого поколения.

<img src="/cache/referats/11385/image007.gif" align=«right» v:shapes="_x0000_s1026">

<div v:shape="_x0000_s1031">

<img src="/cache/referats/11385/image009.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">

Первое поколение ЭВМ
(1948 — 1958 гг.)

<img src="/cache/referats/11385/image010.gif" align=«right» v:shapes="_x0000_s1027">

<div v:shape="_x0000_s1030">

<img src="/cache/referats/11385/image012.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">

Второе поколение ЭВМ
(1959 — 1967 гг.)

Третье поколение ЭВМ
(1968 — 1973 гг.)

<img src="/cache/referats/11385/image013.gif" " v:shapes="_x0000_i1025">

Четвертое поколение ЭВM

(1974 — 1982 гг.)

<img src="/cache/referats/11385/image014.gif" " v:shapes="_x0000_i1026">

Немногим более 50 лет прошло с тех пор, какпоявилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий дляразвития общества период сменилось несколько поколений вычислительных машин, апервые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развитиявычислительной техники представляет немалый интерес, показывая теснуювзаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой твердого тела,полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем развитиякоторой во многом определяется прогресс в производстве средств вычислительнойтехники.

Электронно-вычислительные машины у нас в странепринято делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всегобыстрота смены поколений — за ее короткую историю развития уже успели сменитьсячетыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что жеявляется определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению?Это прежде всего их элементная база (из каких в основном элементов онипостроены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти,способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ напоколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые поодним признакам относятся к одному, а по другим — к другому поколению. И всеже, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественнымискачками в развитии электронно-вычислительной техники.

<div v:shape="_x0000_s1032">

<img src="/cache/referats/11385/image015.jpg" v:shapes="_x0000_i1036">

<img src="/cache/referats/11385/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> Первое поколение ЭВМ (1948 — 1958 гг.)

Элементной базой машин этого поколения былиэлектронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решениясравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можноотнести: МЭСМ, БЭCМ-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 большуюмощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение.Быстродействие их не превышало 2—3 тысяч операций в секунду, емкостьоперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичныхзнаков. В 1958 г. появилась машина M-20 с памятью 4К и быстродействием около 20тысяч операций в секунду. В машинах первого поколения были реализованы основныелогические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепцииДжона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе иисходным данным (числам).

Этот период явился началом коммерческогоприменения электронных вычислительных машин для обработки данных. Ввычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы ивнешняя память на магнитном барабане. Они были опутаны проводами и имели времядоступа 1х10-3 с. Производственные системы и компиляторы пока непоявились. В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти намагнитных сердечниках. Надежность ЭВМ этого поколения была крайне низкой.

<div v:shape="_x0000_s1033">

<img src="/cache/referats/11385/image016.jpg" v:shapes="_x0000_i1037">

<img src="/cache/referats/11385/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> Второе поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг.)

Элементной базой машин этого поколения былиполупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различныхтрудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическимипроцессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронныхсхемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность ибыстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. Споявлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использованияэлектронной вычислительной техники, главным образом за счет развитияпрограммного обеспечения. Появились также специализированные машины, напримерЭВМ для решения экономических задач, для управления производственнымипроцессами, 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, предназначенная 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 имелибыстродействие порядка 20—30 тысяч операций в секунду и оперативнуюпамять—соответственно 8К, 16К и 32К. Среди машин второго поколения особовыделяется БЭСМ-6, обладающая быстродействием около миллиона операций всекунду и оперативной памятью от 32К до 128К (в большинстве машин используетсядва сегмента памяти по 32К каждый).

Данный период характеризуется широким применениемтранзисторов и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Большое вниманиеначали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов исредств ввода-вывода. В конце указанного периода появились универсальные идостаточно эффективные компиляторы для Кобола, Фортрана и других языков.

Была достигнута уже величина времени доступа 1х10-6с, хотя большая часть элементов вычислительной машины еще была связанапроводами.

Вычислительные машины этого периода успешноприменялись в областях, связанных с обработкой множеств данных и решениемзадач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учрежденияхи банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработкиданных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных.Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически неиспользовались.

Именно в этот период возникла профессияспециалиста по информатике, и многие университеты стали предоставлятьвозможность получения образования в этой области.

<div v:shape="_x0000_s1034">

<img src="/cache/referats/11385/image017.jpg" v:shapes="_x0000_i1042">

<img src="/cache/referats/11385/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> Третье поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг.)

Элементная база ЭВМ — малые интегральные схемы(МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областяхнауки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижнымиобъектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшитьтехнико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьегопоколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объемоперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, апотребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

В СССР в 70-е годы получают дальнейшее развитиеАСУ. Закладываются основы государственной и межгосударственной, охватывающейстраны — члены СЭВ (Совет Экономической Взаимопомощи) системы обработки данных.Разрабатываются универсальные ЭВМ третьего поколения ЕС, совместимые как междусобой (машины средней и высокой производительности ЕС ЭВМ), так и сзарубежными ЭВМ третьего поколения (IBM-360 и др. — США). В разработке машин ЕСЭВМ принимают участие специалисты СССР, Народной Республики Болгария (НРБ),Венгерской Народной Республики (ВНР), Польской Народной Республики (ПНР),Чехословацкой Советской Социалистической Республики (ЧССР) и ГерманскойДемократической Республики (ГДР). В то же время в СССР создаются многопроцессорныеи квазианалоговые ЭВМ, выпускаются мини-ЭВМ «Мир-31»,«Мир-32», «Наири-34». Для управления технологическимипроцессами создаются ЭВМ серии АСВТ М-6000 и М-7000 (разработчики В.П. Рязанови др.). Разрабатываются и выпускаются настольные мини-ЭВМ на интегральныхмикросхемах 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.

Этот период связан с бурным развитиемвычислительных машин реального времени. Появилась тенденция, в соответствии скоторой в задачах управления наряду с большими вычислительными машинаминаходится место и для использования малых машин. Так, оказалось, что миниЭВМисключительно хорошо справляется с функциями управления сложными промышленнымиустановками, где большая вычислительная машина часто отказывает. Сложныесистемы управления разбиваются при этом на подсистемы, в каждой из которыхиспользуется своя миниЭВМ. На большую вычислительную машину реального временивозлагаются задачи планирования (наблюдения) в иерархической системе с цельюкоординации управления подсистемами и обработки центральных данных об объекте.

МиниЭВМ начали применяться и для решенияинженерных задач, связанных с проектированием. Проведены первые эксперименты,показавшие эффективность использования вычислительных машин в качестве средствпроектирования.

Применение распределенных вычислительных системявилось базой для децентрализации решения задач, связанных с обработкой данныхна заводах, в банках и других учреждениях. Вместе с тем для данного периодахарактерным является хронический дефицит кадров, подготовленных в областиэлектронных вычислительных машин. Это особенно касается задач, связанных спроектированием распределенных вычислительных систем и систем реальноговремени.

<div v:shape="_x0000_s1035">

<img src="/cache/referats/11385/image018.jpg" v:shapes="_x0000_i1043">

<img src="/cache/referats/11385/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1041"> Четвертое поколение ЭВМ (1974 — 1982 гг.)

Элементная база ЭВМ — большие интегральные схемы(БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда внауке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокаястепень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электроннойаппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМи снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие налогическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение. Болеетесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения,особенно операционной системы (или монитора) — набора программ, которыеорганизуют непрерывную работу машины без вмешательства человека.

Характерной чертой данного периода явилось резкоеснижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образомза счет использования интегральных схем. Обычные электрические соединения спомощью проводов при этом встраивались в микросхему. Это позволило получитьзначение времени доступа до 2х10 -9 с. В этот период на рынкепоявились удобные для пользователя рабочие станции, которые за счет объединенияв сеть значительно упростили возможность получения малого времени доступа,обычно присущего большим машинам. Дальнейший прогресс в развитии вычислительнойтехники был связан с разработкой полупроводниковой памяти, жидкокристаллическихэкранов и электронной памяти. В конце этого периода произошел коммерческийпрорыв в области микроэлектронной технологии.

Программное обеспечение для малых вычислительныхмашин вначале было совсем элементарным, однако уже к 1968 г. появились первыекоммерческие операционные системы реального времени, специально разработанныедля них языки программирования высокого уровня и кросс системы. Все этообеспечило доступность малых машин для широкого круга приложений. Сегодня едвали можно найти такую отрасль промышленности, в которой бы эти машины в той илииной форме успешно не применялись. Их функции на производстве оченьмногообразны; так, можно указать простые системы сбора данных,автоматизированные испытательные стенды, системы управления процессами. Следуетподчеркнуть, что управляющая вычислительная машина теперь все чаще вторгается вобласть коммерческой обработки данных, где применяется для решения коммерческихзадач.

Возросшая производительность вычислительных машини только появившиеся многомашинные системы дали принципиальную возможностьреализации таких новых задач, которые были достаточно сложны и часто приводилик неразрешимым проблемам при их программной реализации. Начали говорить о«кризисе программного обеспечения». Тогда появились эффективныеметоды разработки программного обеспечения. Создание новых программныхпродуктов теперь все чаще основывалось на методах планирования и специальныхметодах программирования.

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 имодификации. К ЭВМ четвертого поколения относится также многопроцессорныйвычислительный комплекс «Эльбрус». " Эльбрус -1КБ"имел быстродействие до 5,5 млн. операций с плавающей точкой в секунду, а объемоперативной памяти до 64 Мб. У «Эльбрус-2» производительностьдо 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.

“ЭЛЬБРУС-1”

 В состав семейства многопроцессорныхвычислительных комплексов входит система Эльбрус-1 с производительностью от 1,5млн. операций в сек до 10 млн. операций в сек и высокопроизводительная системаЭльбрус-2 с суммарным быстродействием более 100 млн. операций в сек. СистемыЭльбрус-1 и Эльбрус-2 построены на одних и тех же структурных принципах, ихмодули функционально идентичны, а их процессоры имеют одинаковую систему команди одинаковую по функциям единую операционную систему (ЕОС).

“ЭЛЬБРУС-2”

Симметричный Многопроцессорный (10 процессоров)вычислительный комплекс «Эльбрус-2» на матричных ECL БИС, выпущен в1985 г. (В.С. Бурцев). Производительностью 125 млн. оп/сек (MIPS), емкостьоперативной памяти до 144 Мб или 16 Мс лов (слово 72 разряда), максимальнаяпропускная способность каналов ввода-вывода — 120 Мб/с. Применялся в Центреуправления космическими полетами, в области ядерных исследований (Арзамас-16,Челябинск-70) и на объектах Министерства обороны.

ЕС-1045

1979 г. — начало выпуска в Ереване и Казанемодели ЕС-1045. Главный конструктор А.Т. Кучукян.

Область применения: вычислительные центрыпредприятий, объединений, ведомств. Решение научно-техническихпланово-экономических и информационно-логических задач.

        Основные характеристики.

Элементная база: интегральные микросхемы малой исредней степени интеграции. Производительность — 660 тыс. операций в секунду800 тыс. операций. Суммарная пропускная способность каналов — 5 Мб/с. Объембуферного ЗУ, имеющего цикл 120 нс — 8 Кб. Объем оперативного ЗУ — 1-4 Мб. ЦиклОЗУ — 1,2 мкс. Ширина выборки из ОЗУ — 144 разряда. Акселератор, ускоряющийвыполнение 25 «длинных» машинных операций. Возможность подключенияматричного процессора ЕС-2345. Средства прямого управления для созданиядвухмашинных комплексов. Универсальный интерфейс для связи с внешнимиустройствами. Пять совмещенных с процессором блок-мультиплексных каналов собщей пропускной способностью 5 Мб/с. Два встроенных адаптера канал — канал.Накопители на сменных магнитных дисках емкостью 29 и 100 Мб. Накопители намагнитных лентах с плотностью записи 32 и 64 импульсов на 1 мм. Автоматическаясистема контроля и диагностики электропитания, осуществляющая автоматическоеизмерение и программное изменение напряжений вторичных источников питания.Занимаемая основным комплектом площадь — 120 кв. м. Рабочая температураокружающего воздуха — 5-40С. Мощность, потребляемая ЭВМ, — 35 кВА.          

ЕС-1035Б

Электронная вычислительная машина ЕС-1035Б,относящаяся к ЕС ЭВМ «Ряд-2», предназначена для решения широкого круганаучно-технических, экономических и других задач и может быть успешно примененав систе­мах пакетной обработки данных коллективного пользования, в развитыхсистемах телеобработки данных, в системах реального времени. ЕС-1035Бвыпускается в НРБ. Программное обеспечение ЕС-1035 может работать подуправлением операционной системы типа ДОС ЕС ил ОС ЕС. Последняя наиболееэффективно функционирует на моделях ЕС ЭВМ с большим объемом основ­ной памяти(256—512Кбайт). Эта система обеспечивает работу в одно­программном режиме ирежимах мультипрограммирования с фиксирован­ным или переменным числом задач. ОСЕС планирует очередность выполнения задач соответственно заданным приоритетам иреализует динамиче­ское распределение ресурсов.

Однакосерьезные машины работают не только с цифрами, но и с текстом. Для того чтобызакодировать все цифры, буквы и специальные символы необходимо было увеличитьразрядность процессора. В результате в 1972 году появился восьмиразрядныйi8008, а в 1974 был разработан i8080. Этот восьмиразрядный микропроцессор былвыполнен по NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) технологии, а еготактовая частота не превышала 2 МГц. У него было более широкое множествомикрокоманд. Кроме того, это был первый микропроцессор, который мог делитьчисла. Процессор i8080 оказал значительное влияние на дальнейшее развитиевычислительной техники. Таким образом история развития электроники подошла ксозданию персональных компьютеров. Во второй половине 70-х гг. сложилась благоприятнаяситуация для их появления на рынке. Ощущалась потребность в недорогих ЭВМ,способных поддерживать одно рабочее место. Многие персональные компьютеры тоговремени базировались на 8-разрядных процессорах, таких как i8080 и егодальнейшей разработкой компанией Zilog Corporation — Z80. Стандартомоперационной системы для персональных компьютеров стала разработанная компаниейDigital Research CP/M (Control Program for Microcomputers).Она была сделана по образу операционных систем больших ЭВМ, но размеры былигораздо меньше, что давало возможность работать на микропроцессоре.

Какими должны быть компьютеры пятого поколения?

Ставятся совершенно другие задачи, нежели приразработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколенийстояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовыхрасчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиковЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможностьделать логические выводы из представленных фактов), развитие«интеллектуализации» компьютеров — устранения барьера между человекоми компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописногоили печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователяпо голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общатьсяс ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этойобласти. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.

В компьютерах пятого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний.

Архитектура компьютеров будущего поколения будетсодержать два основных блока. Один из них — это традиционный компьютер. Нотеперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемыйтермином «интеллектуальный интерфейс». Его задача — понятьтекст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, иперевести его в работающую программу для компьютера. Будет также решатьсяпроблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших,находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрныхкомпьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.

Литература:

 http://www.pokolenia.ok.ru

www.bdxc.ru/konkurs/russian/generate.htm