МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Татарський Інститут Сприяння Бізнесу

Реферат по інформатики на тему:

Історія обчислювальної техніки: четверте покоління.

Виконав: Група І-017 Шайдуллін Айрат

Викладач: Козин Олександр Миколайович

Казань 2001

Перші пристосування. Про те, коли людство навчилося вважати ми можемо будувати лише припущення. Але можна з упевненістю сказати, що для простого підрахунку наші предки використовували пальці рук, спосіб який ми з успіхом використовуємо досі. А що робити в тому випадку якщо ви хочете запам'ятати результати обчислень або підрахувати то чого більше ніж пальців рук. В цьому випадку можна зробити насічки на дереві або на кістки. Швидше за все так і надходили перші люди, про що і свідчать археологічні розкопки. Мабуть найдавнішим із знайдених таких інструментів вважається кістку з зарубками знайдена в стародавньому поселенні Дольні Вестоніці на південному сході Чехії в Моравії. Цей предмет що отримав назву «вестоніцкая кістка» імовірно використовувався за 30 тис. Років до н. е. Незважаючи на те, що на зорі людських цивілізацій, були винайдені вже досить складні системи числення використання зарубок для рахунку тривало ще досить таки довго. Так, наприклад за 2 тис. Років до н.е. на колінах статуї шумерського царя гуде висічено лінійка, поділена на шістнадцять рівних частин. Одна з цих частин була в свою чергу поділена на дві, друга на три, третя на чотири, четверта на п'ять, а п'ятий на шість рівних частин. При цьому в п'ятій частині довжина кожного ділення становила 1 мм.

Трохи більше 50 років пройшло з тих пір, як з'явилася перша електронна обчислювальна машина. За цей короткий для розвитку суспільства період змінилося кілька поколінь обчислювальних машин, а перші ЕОМ сьогодні є музейною рідкістю. Сама історія розвитку обчислювальної техніки представляє чималий інтерес, показуючи тісний взаємозв'язок математики з фізикою (перш за все з фізикою твердого тіла, напівпровідників, електронікою) і сучасною технологією, рівнем розвитку якої багато в чому визначається прогрес у виробництві засобів обчислювальної техніки.

Електронно-обчислювальні машини у нас в країні прийнято ділити на покоління. Для комп'ютерної техніки характерна перш за все швидкість зміни поколінь - за її коротку історію розвитку вже встигли змінитися чотири покоління і зараз ми працюємо на комп'ютерах п'ятого покоління. Що ж є визначальною ознакою при віднесенні ЕОМ до того чи іншого покоління? Це перш за все їх елементна база (з яких в основному елементів вони побудовані), і такі важливі характеристики, як швидкодія, ємність пам'яті, способи управління і переробки інформації. Звичайно ж, розподіл ЕОМ на покоління до певної міри умовно. Існує чимало моделей, які за одними ознаками відносяться до одного, а за іншими - до іншого покоління. І все ж, незважаючи на цю умовність покоління ЕОМ можна вважати якісними стрибками в розвитку електронно-обчислювальної техніки.

Елементної базою машин цього покоління були електронні лампи - діоди і тріоди. Машини призначалися для вирішення порівняно нескладних науково-технічних завдань. До цього покоління ЕОМ можна віднести: МЕСМ, БЕCМ -1, М-1, М-2, М-З, "Стріла", "Мінськ -1", "Урал-1", "Урал-2", "Урал- 3 ", M-20," Сетунь ", БЕСМ-2," Раздан ". Вони були значних розмірів, споживали велику потужність, мали невисоку надійність роботи і слабке програмне забезпечення. Швидкодія їх не перевищувало 2-3 тисяч операцій в секунду, ємність оперативної пам'яті-2К або 2048 машинних слів (1K = 1024) довжиною 48 двійкових знаків. У 1958 р з'явилася машина M-20 з пам'яттю 4К і швидкодією близько 20 тисяч операцій в секунду. У машинах першого покоління були реалізовані основні логічні принципи побудови електронно-обчислювальних машин та концепції Джона фон Неймана, що стосуються роботи ЕОМ по введеної в пам'ять програмі та вихідними даними (числах).

Цей період був початком комерційного застосування електронних обчислювальних машин для обробки даних. В обчислювальних машинах цього часу використовувалися електровакуумні лампи і зовнішня пам'ять на магнітному барабані. Вони були обплутані проводами і мали час доступу 1х10 ^-3 с. Виробничі системи та компілятори поки не з'явилися. В кінці цього періоду стали випускатися пристрої пам'яті на магнітних сердечниках. Надійність ЕОМ цього покоління була вкрай низькою.

Елементної базою машин цього покоління були напівпровідникові прилади. Машини призначалися для вирішення різних трудомістких науково-технічних завдань, а також для управління технологічними процесами у виробництві. Поява напівпровідникових елементів в електронних схемах істотно збільшило ємність оперативної пам'яті, надійність і швидкодію ЕОМ. Зменшилися розміри, маса і споживана потужність. З появою машин другого покоління значно розширилася сфера використання електронної обчислювальної техніки, головним чином за рахунок розвитку програмного забезпечення. З'явилися також спеціалізовані машини, наприклад ЕОМ для вирішення економічних завдань, для управління виробничими процесами, системами передачі інформації і т.д. До ЕОМ другого покоління відносяться:

• ЕОМ М-40, -50 для систем протиракетної оборони;
• Урал - 11, - 14, - 16 - ЕОМ загального призначення, орієнтовані на рішення інженерно-технічних і планово-економічних завдань;
• Мінськ -2, -12, -14 для вирішення інженерних, наукових і конструкторських задач математичного та логічного характеру;
• Мінськ - 22 призначена для вирішення науково-технічних і планово-економічних завдань;
• БЕСМ -3 -4, -6 машин загального призначення, орієнтованих на вирішення складних завдань науки і техніки;
• М-20, - 220, -222 машина загального призначення, орієнтована на вирішення складних математичних задач;
• СВІТ -1 мала електронна цифрова обчислювальна машина, призначена для вирішення широкого кола інженерно-конструкторських математичних задач,
• "Наірі" машина загального призначення, призначена для вирішення широкого кола інженерних, науково-технічних, а також деяких типів планово-економічних та обліково-статистичних завдань;
• Рута-110 міні ЕОМ загального призначення;

і ряд інших ЕОМ.

ЕОМ БЕСМ-4, М-220, М-222 мали швидкодію близько 20-30 тисяч операцій в секунду і оперативну пам'ять-відповідно 8К, 16К і 32К. Серед машин другого покоління особливо виділяється БЕСМ-6, що володіє швидкодією близько мільйона операцій в секунду і оперативною пам'яттю від 32К до 128К (в більшості машин використовується два сегменти пам'яті по 32К кожний).

Даний період характеризується широким застосуванням транзисторів і вдосконалених схем пам'яті на сердечниках. Велика увага почали приділяти створенню системного програмного забезпечення, компіляторів та засобів введення-виведення. В кінці зазначеного періоду з'явилися універсальні і досить ефективні компілятори для Кобола, Фортрана і інших мов.

Була досягнута вже величина часу доступу 1х10 ^-6 с, хоча велика частина елементів обчислювальної машини ще була пов'язана проводами.

Обчислювальні машини цього періоду успішно застосовувалися в областях, пов'язаних з обробкою множин даних і вирішенням завдань, що зазвичай вимагають виконання рутинних операцій на заводах, в установах і банках. Ці обчислювальні машини працювали за принципом пакетної обробки даних. По суті, при цьому копіювалися ручні методи обробки даних. Нові можливості, що надаються обчислювальними машинами, практично не використовувалися.

Саме в цей період виникла професія фахівця з інформатики, і багато університетів стали надавати можливість отримання освіти в цій області.

Елементна база ЕОМ - малі інтегральні схеми (МІС). Машини призначалися для широкого використання в різних областях науки і техніки (проведення розрахунків, управління виробництвом, рухомими об'єктами і ін.). Завдяки інтегральних схем вдалося істотно поліпшити техніко-експлуатаційні характеристики ЕОМ. Наприклад, машини третього покоління в порівнянні з машинами другого покоління мають більший обсяг оперативної пам'яті, збільшилася швидкодія, підвищилася надійність, а споживана потужність, яку займає площу і маса зменшилися.

В СРСР в 70-і роки отримують подальший розвиток АСУ.Закладаються основи державної та міждержавної, що охоплює країни - члени РЕВ (Ради Економічної Взаємодопомоги) системи обробки даних. Розробляються універсальні ЕОМ третього покоління ЄС, сумісні як між собою (машини середньої і високої продуктивності ЄС ЕОМ), так і з закордонними ЕОМ третього покоління (IBM-360 і ін. - США). У розробці машин ЄС ЕОМ беруть участь фахівці СРСР, Народної Республіки Болгарія (НРБ), Угорської Народної Республіки (УНР), Польської Народної Республіки (ПНР), Чехословацької Радянської Соціалістичної Республіки (ЧССР) і Німецької Демократичної Республіки (НДР). У той же час в СРСР створюються багатопроцесорні і квазіаналогового ЕОМ, випускаються міні-ЕОМ "Мир-31", "Мир-32", "Наірі-34". Для управління технологічними процесами створюються ЕОМ серії АСВТ М-6000 і М-7000 (розробники В.П. Рязанов і ін.). Розробляються і випускаються настільні міні-ЕОМ на інтегральних мікросхемах М-180, "Електроніка -79, -100, -125, -200", "Електроніка ДЗ-28", "Електроніка НЦ-60" і ін.

До машин третього покоління ставилися "Дніпро-2", ЕОМ Єдиної Системи (ЄС-1010, ЄС-1020, ЄС-1030, ЄС-1040, ЄС-1050, ЄС-1060 і кілька їх проміжних модифікацій - ЄС-1021 і ін. ), МИР-2, "Наірі-2" і ряд інших.

Цей період пов'язаний з бурхливим розвитком обчислювальних машин реального часу. З'явилася тенденція, відповідно до якої в задачах управління поряд з великими обчислювальними машинами знаходиться місце і для використання малих машин. Так, виявилося, що мініЕВМ виключно добре справляється з функціями управління складними промисловими установками, де велика обчислювальна машина часто відмовляє. Складні системи управління розбиваються при цьому на підсистеми, в кожній з яких використовується своя мініЕВМ. На велику обчислювальну машину реального часу покладаються завдання планування (спостереження) в ієрархічній системі з метою координації управління підсистемами і обробки центральних даних про об'єкт.

Міні ЕОМ почали застосовуватися і для вирішення інженерних завдань, пов'язаних з проектуванням. Проведено перші експерименти, які показали ефективність використання обчислювальних машин в якості засобів проектування.

Застосування розподілених обчислювальних систем стало базою для децентралізації вирішення завдань, пов'язаних з обробкою даних на заводах, в банках і інших установах. Разом з тим для даного періоду характерним є хронічний дефіцит кадрів, підготовлених в області електронних обчислювальних машин. Це особливо стосується завдань, пов'язаних з проектуванням розподілених обчислювальних систем і систем реального часу.

Елементна база ЕОМ - великі інтегральні схеми (ВІС). Машини призначалися для різкого підвищення продуктивності праці в науці, виробництві, управлінні, охороні здоров'я, обслуговуванні і побуті. Високий ступінь інтеграції сприяє збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, що веде до збільшення швидкодії ЕОМ і зниження її вартості. Все це робить істотний вплив на логічну структуру (архітектуру) ЕОМ і на її програмне забезпечення. Тіснішої стає зв'язок структури машини та її програмного забезпечення, особливо операційної системи (або монітора) - набору програм, які організовують безперервну роботу машини без втручання людини.

Характерною рисою даного періоду стало різке зниження цін на апаратне забезпечення. Цього вдалося домогтися головним чином за рахунок використання інтегральних схем. Звичайні електричні з'єднання за допомогою проводів при цьому убудовувалися в мікросхему. Це дозволило отримати значення часу доступу до 2х10 ^-9 с. У цей період на ринку з'явилися зручні для користувача робочі станції, які за рахунок об'єднання в мережу значно спростили можливість отримання малого часу доступу, зазвичай властивої великим машинам. Подальший прогрес у розвитку обчислювальної техніки був пов'язаний з розробкою напівпровідникової пам'яті, рідкокристалічних екранів і електронної пам'яті. В кінці цього періоду стався комерційний прорив в області мікроелектронної технології.

Програмне забезпечення для малих обчислювальних машин спочатку було зовсім елементарним, однак уже до 1968 р з'явилися перші комерційні операційні системи реального часу, спеціально розроблені для них мови програмування високого рівня і крос системи. Все це забезпечило доступність малих машин для широкого кола додатків. Сьогодні навряд чи можна знайти таку галузь промисловості, в якій би ці машини в тій чи іншій формі успішно не застосовувалися. Їх функції на виробництві дуже різноманітні; так, можна вказати прості системи збору даних, автоматизовані випробувальні стенди, системи управління процесами. Слід підкреслити, що керуюча обчислювальна машина тепер все частіше вторгається в область комерційної обробки даних, де застосовується для вирішення комерційних завдань.

Зросла продуктивність обчислювальних машин і тільки що з'явилися багатомашинні системи дали принципову можливість реалізації таких нових завдань, які були досить складні і часто приводили до нерозв'язних проблем при їх програмної реалізації. Почали говорити про "кризу програмного забезпечення". Тоді з'явилися ефективні методи розробки програмного забезпечення. Створення нових програмних продуктів тепер все частіше грунтувалося на методах планування і спеціальних методах програмування.

До цього покоління можна віднести ЕОМ ЄС: ЄС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 ( "Ряд 2"), - 1036, -1046, - 1066, СМ-1420, -1600, - 1700, всі персональні ЕОМ ( "Електроніка МС 0501«, "Електроніка-85", "Іскра-226", ЄС-1840 - 1841 -1842 та ін.), а також інші типи та модифікації. До ЕОМ четвертого покоління відноситься також багатопроцесорний обчислювальний комплекс "Ельбрус". "Ельбрус -1КБ" мав швидкодію до 5,5 млн. Операцій з плаваючою крапкою в секунду, а обсяг оперативної пам'яті до 64 Мб. У "Ельбрус-2" продуктивність до 120 млн. Операцій в секунду, ємність оперативної пам'яті до 144 Мб або 16 Мс лов (слово 72 розряду), максимальна пропускна здатність каналів введення-виведення - 120 Мб / с.

"ЕЛЬБРУС-1"

До складу сімейства багатопроцесорних обчислювальних комплексів входить система Ельбрус-1 з продуктивністю від 1,5 млн. Операцій в сек до 10 млн. Операцій в сек і високопродуктивна система Ельбрус-2 з сумарним швидкодією більше 100 млн. Операцій в сек. Системи Ельбрус-1 і Ельбрус-2 побудовані на одних і тих же структурних принципах, їх модулі функціонально ідентичні, а їх процесори мають однакову систему команд і однакову за функціями єдину операційну систему (ЕОС).

"ЕЛЬБРУС-2"

Симетричний Багатопроцесорний (10 процесорів) обчислювальний комплекс "Ельбрус-2" на матричних ECL БІС, випущений в 1985 р (В.С. Бурцев). Продуктивністю 125 млн. Оп / сек (MIPS), ємність оперативної пам'яті до 144 Мб або 16 Мс лов (слово 72 розряду), максимальна пропускна здатність каналів введення-виведення - 120 Мб / с. Застосовувався в Центрі управління космічними польотами, в області ядерних досліджень (Арзамас-16, Челябінськ-70) і на об'єктах Міністерства оборони.

ЕС-1045

1979 г. - початок випуску в Єревані і Казані моделі ЄС-1045. Головний конструктор А.Т. Кучукян.

Область застосування: обчислювальні центри підприємств, об'єднань, відомств. Рішення науково-технічних планово-економічних та інформаційно-логічних задач.

Основні характеристики.

Елементна база: інтегральні мікросхеми малої і середньої ступені інтеграції. Продуктивність - 660 тис. Операцій в секунду 800 тис. Операцій. Сумарна пропускна здатність каналів - 5 Мб / с. Обсяг буферного ЗУ, що має цикл 120 нс - 8 Кб. Обсяг оперативного ЗУ - 1-4 Мб. Цикл ОЗУ - 1,2 мкс. Ширина вибірки з ОЗУ - 144 розряду. Акселератор, що прискорює виконання 25 "довгих" машинних операцій. Можливість підключення матричного процесора ЄС-2345. Засоби прямого управління для створення двомашинні комплексів. Універсальний інтерфейс для зв'язку з зовнішніми пристроями. П'ять суміщених з процесором блок-мультиплексних каналів із загальною пропускною спроможністю 5 Мб / с. Два вбудованих адаптера канал - канал. Накопичувачі на змінних магнітних дисках ємністю 29 і 100 Мб. Накопичувачі на магнітних стрічках з щільністю запису 32 і 64 імпульсів на 1 мм. Автоматична система контролю і діагностики електроживлення, що здійснює автоматичне вимірювання та програмне зміна напруг вторинних джерел живлення. Займана основним комплектом площа - 120 кв. м. Робоча температура навколишнього повітря - 5-40С. Потужність, споживана ЕОМ, - 35 кВА.

ЄС-1035Б

Електронна обчислювальна машина ЄС-1035Б, що відноситься до ЄС ЕОМ «Ряд-2», призначена для вирішення широкого кола науково-технічних, економічних та інших завдань і може бути успішно застосована в системах пакетної обробки даних колективного користування, в розвинених системах телеобробки даних, в системах реального часу. ЄС-1035Б випускається в НРБ. Програмне забезпечення ЄС-1035 може працювати під управлінням операційної системи типу ДОС ЄС ил ОС ЄС. Остання найбільш ефективно функціонує на моделях ЄС ЕОМ з великим обсягом основної пам'яті (256-512Кбайт). Ця система забезпечує роботу в однопрограмні режимі і режимах мультипрограмування з фіксованим або змінним числом завдань. ОС ЄС планує черговість виконання завдань відповідно заданим пріоритетам і реалізує динамічний розподіл ресурсів.

Однак серйозні машини працюють не тільки з цифрами, але і з текстом. Для того щоб закодувати всі цифри, букви і спеціальні символи необхідно було збільшити розрядність процесора. В результаті в 1972 році з'явився восьмизарядний i8008, а в 1974 був розроблений i8080. Цей восьмизарядний мікропроцесор був виконаний по NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) технології, а його тактова частота не перевищувала 2 МГц. У нього було більш широке безліч мікрокоманд. Крім того, це був перший мікропроцесор, який міг ділити числа. Процесор i8080 справив значний вплив на подальший розвиток обчислювальної техніки. Таким чином історія розвитку електроніки підійшла до створення персональних комп'ютерів. У другій половині 70-х рр. склалася сприятлива ситуація для їх появи на ринку. Відчувалася потреба в недорогих ЕОМ, здатних підтримувати одне робоче місце. Багато персональні комп'ютери того часу базувалися на 8-розрядних процесорах, таких як i8080 і його подальшою розробкою компанією Zilog Corporation - Z80. Стандартом операційної системи для персональних комп'ютерів стала розроблена компанією Digital Research CP / M (Control Program for Microcomputers). Вона була зроблена за образом операційних систем великих ЕОМ, але розміри були набагато менше, що давало можливість працювати на процесорі.

Якими повинні бути комп'ютери п'ятого покоління?

Ставляться абсолютно інші завдання, ніж при розробки всіх колишніх ЕОМ. Якщо перед розробниками ЕОМ з I по IV поколінь стояли такі завдання, як збільшення продуктивності в області числових розрахунків, досягнення великої ємкості пам'яті, то основним завданням розробників ЕОМ V покоління є створення штучного інтелекту машини (можливість робити логічні висновки з представлених фактів), розвиток " інтелектуалізації "комп'ютерів - усунення бар'єру між людиною і комп'ютером. Комп'ютери будуть здатні сприймати інформацію з рукописного або друкованого тексту, з бланків, з людського голосу, дізнаватися користувача по голосу, здійснювати переклад з однієї мови на іншу. Це дозволить спілкуватися з ЕОМ всім користувачам, навіть тим, хто не володіє спеціальних знань в цій області. ЕОМ буде помічником людині у всіх областях.

Архітектура комп'ютерів майбутнього покоління буде містити два основні блоки. Один з них - це традиційний комп'ютер. Але тепер він позбавлений зв'язку з користувачем. Цей зв'язок здійснює блок, званий терміном "інтелектуальний інтерфейс". Його завдання - зрозуміти текст, написаний на природній мові і містить умову задачі, і перевести його в працюючу програму для комп'ютера. Буде також вирішуватися проблема децентралізації обчислень за допомогою комп'ютерних мереж, як великих, що знаходяться на значній відстані один від одного, так і мініатюрних комп'ютерів, розміщених на одному кристалі напівпровідника.

література:

http://www.pokolenia.ok.ru

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