Развитие ЭВМ и ВТ

с вводом с перфокарт, способную автоматически формировать  таблицы дан-

ных.

Машина автоматически  обрабатывала результаты. Каждое отверстие  на

перфокарте представляло одно значение. Перфокарта вставлялась  в пресс.

Под перфокартой  были расположены чашечки с ртутью в местах пробивки

всех возможных  отверстий. На перфокарту опускались стерженьки, замы-

кавшие электрическую  цепь через ртуть там, где было пробито отверстие.

Счетчики считали  количество отверстий на всех перфокартах, соответст-

вующее данному  признаку. Машина позволяла считать  и сочетание различ-

ных признаков. Вместо десяти лет результаты периписи были обработаны

машиной Холлерита  всего за шесть недель. Перфокарты широко использова-

лись для ввода  и вывода информации в первых электронных  компьютерах

вплоть до 1960-ых годов.(В 1896г. Холлерит основал фирму, которая в 1924г.

получила название IBM - International Business Mashines - и стала впоследст-

вии мировым  лидером в производстве компьютеров).

Аналитическая машина Бэббиджа так и не была построена. Все, что

дошло от нее  до наших дней, - это ворох чертежей и рисунков, а также не-

большая часть  арифметического устройства и печатающее устройство, скон-

струированное сыном Бэббиджа.

Разностной машине повезло больше. Шведский издатель, изобретатель и

переводчик Пер  Георг Шойц, прочтя как-то об этом устройстве, построил его

слегка видоизмененный вариант. В 1854 году устройство прошло испытание

в Лондоне, а  годом позже Разностная машина Шойца  была удостоена золотой медали на Всемирной выставке в Париже. Чарльз Бэббидж намного обогнал свое время. Только спустя 100 лет бы-

ли реализованы  его идеи по созданию вычислительных устройств, выпол-

няющих заданную последовательность действий - программу. 
 

Поколение 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 таблице  

Поколение современных ЭВМ 

 

                                       

                                              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 и1500 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 0,07мс, умножения - 8,5мс.

• 1951г. МЭСМ

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ – Малой электронной счетно-решающей машины. 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 емкость 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 работает с большей скоростью.

Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты ("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 схемы (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-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.