3 поколение компьютеров: История развития вычислительной техники — электронный этап

Содержание

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

  • 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.

    Поколения компьютеров

    ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕВОЛЮЦИИ

    Информационная революция – преобразования общественных отношений в связи с кардинальным изменением в сфере обработки информации.

     

    № п/п Преобразования Время Изменения в сфере обработки информации
    1
    Появление устной речи
      Возможность общения, передачи информации.
    2
    Изобретение письменности

      Возможность распространения знаний и сохранения их для передачи следующим поколениям.
    3
    Изобретение книгопечатания

    Середина XVI в. Возможность распространения знаний и сохранения их для передачи следующим поколениям на более качественном уровне.
    4
    Изобретение электричества

    Конец XIX в. Изобрели телеграф, телефон, радио, которые позволяли передавать информацию на большие расстояния за короткое время.
    5
    Изобретение вычислительной машины

    Середина XX в. Возможность хранить, передавать, обрабатывать большой объем информации в короткие сроки.
    6
    Появление сети Интернет

    Конец XX в. Сняты все территориальные и временные границы передачи информации.

    В результате информационных революций начался постепенный переход к информационному обществу, в котором на основе овладения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.

    Для строительства информационного общества человек использует информационные технологии.

    Информационные технологии - это совокупность методов и устройств, используемых людьми для обработки информации.

      ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

    Ручной

    с 50-го тыс.до н.э.

    Механический

    с середины 17 века

    Электромеханический

    с 90-х годов 19 века

    Электронный

    с 30-х годов 20 века

     

    Основные принципы построения автоматической цифровой вычислительной машины были высказаны еще в 1937 году американским физиком болгарского происхождения Д. Ж.Атанасовым. Это была первая попытка спроектировать и построить электронный компьютер. Этот компьютер, названный позже "АВС", был практически закончен к 1942 г. Однако ввести его в эксплуатацию по разным причинам так и не удалось.
    Газета "ИНФОРМАТИКА" Atanasoff Berry Computer

    До 1955 года происходило становление вычислительной техники. В это время определились основные принципы построения ЭВМ. С периодичностью 5-7 лет происходил переход к ЭВМ принципиально новых типов, использующих более совершенную элементную базу, которая расширяла возможности и обеспечивала больше удобства при работе человека с ЭВМ. В связи с этим появилось понятие поколение ЭВМ.

      ПОКОЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

    Поколение ЭВМ – период развития вычислительной техники, отмеченный относительной стабильностью архитектуры и технических решений.

    Смена поколений ЭВМ обычно связана с переходом на новую элементную базу, что приводит к скачку в росте основных характеристик ЭВМ.

     

    Признаки отличающие одно поколение от другого:

    1. элементная база,

    2. быстродействие,

    3. объем оперативной памяти,

    4. устройства ввода-вывода,

    5. программное обеспечение.

      
    Поколение Элементная база Быстродействие
    (операций в секунду)


    Объем ОП
    Устройства ввода-вывода Программное обеспечение Примеры
    Первое поколение,
    после 1946 года
    Электронные лампы, реле 3х105

    64 Кб
    Пульт управления, перфокарта Машинные языки, однопользовательский режим ENIAC,
    MARK-3, SWAC, IAS, BINAC, UNIVAC, MANIAC, WhirlWind-1, ORDVAC, IBM 701 (США)
    Gamma-40 (Франция)
    LEO, DEDUCE (Англия)
    МЭСМ, БЭСМ, Минск-1, Урал-2, М-20 (СССР)
    Второе поколение,
    после 1955 года
    Транзисторы 3х106

    512 Кб
    Перфокарты, перфоленты, АЦПУ, магнитный барабан, магнитные ленты Алгоритмические языки, диспетчерские системы, пакетный режим IBM 701, RCA-501, IBM 7090, LARC, Stretch; (США)
    ATLAS (Англия)

    Раздан, Наири, Минск, МИР, Урал, Днепр, М-400, БЭСМ-6, БЭСМ-4, Минск-22, Минск-32 (СССР)

    Третье поколение,
    после 1964 года
    Интегральные схемы (ИС)  3х107

    16 МГб

     

    Видеотерминальные системы, магнитные диски Операционные системы, режим разделения времени PDP-8,PDP-11,B3500, IBM 360 (США)
    ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ (СССР)
    Четвертое поколение,
    после 1975 года
    Большие интегральные схемы (БИС) и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) более 3х107

    более 16 МГб
    Цветной графический дисплей, графопостроители, мышь, магнитные диски, сканер, оптические, лазерные устройства, устройство голосовой связи, Flash-карты Базы и банки данных, персональный режим работы, сетевая обработка данных ILLIAS 4, Cray-серией, Burroghs  (США)
    ЕС 1191, ЕС 1766, Эльбрус (СССР)
    Пятое поколение,
    начало проектирования 1982 год
    Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС)   Экспертные системы ? ? ?

     

    По материалам книги Э. Танненбаума «Архитектура компьютера» История развития вычислительной техники.

    Основные этапы развития компьютеров Конспект лекций Э.П.Ланиной, ИрГТУ

    №01-2000 Цифровой век (итоги уходящего столетия)

    №09-2001 ПК в возрасте 20 лет (История развития за последние 20 лет)

    Журнал "Открытые системы"

    №10-2000 Будущее технологии КМОП (В статье очерчены проблемы, связанные с дальнейшим уменьшением размеров транзисторов, литографией, межэлементными соединениями, компьютерной памятью, конструкцией схем)

    Еженедельник "Computerworld"

    №22-2000 Совсем чуть-чуть до эры ПК (Советские модели персональных компьютеров, 1986 год)

    Газета "ИНФОРМАТИКА" 

    Чипы (В 1958 году американский инженер Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов)

     

    с какого года начинается, что характерно, на чем основано, элементы

    Третье поколение ЭВМ — история создания

    Третье поколение электронных вычислительных машин датируется 1965–1975 гг. Элементной базой компьютеров данного периода стали интегральные схемы.

    Интегральная схема – это электронная схема, смонтированная на крошечной пластине из полупроводникового материала. На микросхеме площадью меньше 1 см2 располагались сотни элементов.

    Вместе с серийным выпуском интегральных схем в 1961 году американская компания «Texas Instruments» разработала тестовую модель ЭВМ на микросхемах. Характеристики экспериментального устройства были следующими:

    Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

    • производительность – 15 команд;
    • одноадресность;
    • тактовая частота в 100 КГц;
    • объем памяти – 30 чисел;
    • потребляемая мощность – 16 Вт;
    • вес компьютера – 585 г;
    • площадь – 100 см2.

    В 1964 году американская фирма IBM одной из первых начала производство серии ЭВМ «System – 360» на интегральных схемах. Модели этого семейства были ориентированы на выполнение экономических расчетов и решение логических задач. Компьютеры серии отличались друг от друга объемом оперативных запоминающих устройств и количеством выполняемых операций. Архитектура «System – 360» была настолько удачной, что последующие машины создавались на основе устройств этого семейства.

    В 1965 году в США фирма Digital Equipment Corporation создала мини-компьютер PDP8. Относительно ЭВМ того периода устройство размером с современный холодильник казалось миниатюрным. Проект имел коммерческий успех – производители продали порядка 50 тыс. экземпляров компьютеров PDP8. Аналоги данной системы существовали повсеместно. Разработки по американскому прототипу в СССР назывались Электроника-100, Саратов-2.

    Самостоятельная разработка СССР вышла в 1970 году. В машине, получившей название «Наири-3», использовался математический и машинный языки.

    В 1971 году Советский Союз выпустил первые модели Единой системы ЭВМ на архитектуре IBM 360. Быстродействие этих аппаратов достигало 350 тыс. операций в секунду. С развитием компьютерных технологий производительность компьютеров ЕС увеличилась до десятков миллионов операций в секунду. Но после распада СССР дальнейшие разработки остановились.

    Наиболее производительной ЭВМ III периода считается ILLIAC 4. Созданный в 1972 году в США компьютер характеризовался конвейерной архитектурой. Отличительной особенностью 64-процессорной модели была производительность в 200 млн операций в секунду. ILLIAC 4 был способен решать системы уравнений частных производных.

    Чем обусловлено появление

    С развитием авиации и космической техники возрастала потребность в более надежных и компактных компьютерах. Усовершенствование ЭВМ было возможным посредством изобретения новых технологий. Разработка интегральных схем американцами Джеком Килби и Робертом Нойсом позволила сделать скачок в развитии компьютерных технологий. Благодаря микросхемам техника III поколения стала производительней, надежней и миниатюрней. 

    На чем основано устройство, структурная схема

    В компьютерах на базе микросхем появился процессор – объединенные в общий блок устройство управления и арифметико-логическое устройство. Процессор мог содержать несколько АЛУ, каждое из которых отвечало за отдельную функцию. Также в едином блоке могло быть несколько устройств управления: центральное и периферийные для управления конкретными отделами ЭВМ. Вычислительные устройства с несколькими процессорами выполняли несколько задач параллельно.

    Оперативная память в машинах рассматриваемого периода делилась на блоки с автономным управлением. Развитие внутренних запоминающих устройств создало предпосылки к введению кэширования памяти. Возрастает объем внешней памяти. В 1773 году компания IBM первые выпустила жесткий диск в качестве внешнего носителя информации.

    Применение аэродинамической силы при записи информации увеличило плотность записи. Емкость несменного носителя возросла до 30 Мбайт.

    Накопитель был герметичным – это защищало рабочие поверхности дисков от пыли и грязи, что позволяло размещать головки очень близко к магнитной поверхности диска. Впервые был применен принцип аэродинамической магнитной головки, которая буквально парила над вращающейся поверхностью жесткого диска под действием аэродинамической силы.

    В ЭВМ третьего периода появились клавиатура, плазменные и графические панели, дисплеи со световым карандашом и другие системы ввода информации.

    Процессоры стали работать одновременно с вводом-выводом данных. Это осуществлялась посредством контроллера мультиплексного канала.

    УВВ – устройство ввода-вывода;
    ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;
    АЛУ – арифметико-логическое устройство;
    УУ – устройство управления;
    МК – контроллер мультиплексного канала;
    СК – контроллер селекторного канала;
    ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.

    Поколения компьютеров: краткое описание

    В соответствии с общепринятой методикой оценки развития вычислительной техники первым поколением считались ламповые компьютеры, вторым —транзисторные, третьим — компьютеры на интегральных схемах, а четвёртым — с использованием микропроцессоров.

    Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы.

    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, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан» (рис. 2.1).

    ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.

    Второе поколение ЭВМ (1959–1967) появилось в 60-е гг. ХХ века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов (рис. 2.2, 2.3). Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.

    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 увеличило 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 ПО.

    Третье поколение ЭВМ (1968–1973). Элементная база ЭВМ – малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. 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 и резко снизить цены на аппаратное обеспечение. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие, повышенную надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

    Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня.

    Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее ПО. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека

    Пятое поколение ЭВМ (1990 – настоящее время) создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.

     

    6. Организация компьютерных систем

    Процессоры

    На рис. 2.1 показана структура обычного компьютера с шинной организацией. Центральный процессор — это мозг компьютера. Его задача — выполнять программы, находящиеся в основной памяти. Он вызывает команды из памяти, определяет их тип, а затем выполняет одну за другой. Компоненты соединены шиной, представляющей собой набор параллельно связанных проводов, по которым передаются адреса, данные и сигналы управления. Шины могут быть внешними (связывающими процессор с памятью и устройствами ввода-вывода) и внутренними.

    Рис. 2.1. Схема компьютера с одним центральным процессором и двумя устройствами ввода-вывода

    Процессор состоит из нескольких частей. Блок управления отвечает за вызов команд из памяти и определение их типа. Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические операции (например, сложение) и логические операции (например, логическое И).

    Внутри центрального процессора находится память для хранения промежуточных результатов и некоторых команд управления. Эта память состоит из нескольких регистров, каждый из которых выполняет определенную функцию. Обычно размер всех регистров одинаков. Каждый регистр содержит одно число, которое ограничивается размером регистра. Регистры считываются и записываются очень быстро, поскольку они находятся внутри центрального процессора.

    Самый важный регистр — счетчик команд, который указывает, какую команду нужно выполнять следующей. Название «счетчик команд» не соответствует действительности, поскольку он ничего не считает, но этот термин употребляется повсеместно1. Еще есть регистр команд, в котором находится выполняемая в данный момент команда. У большинства компьютеров имеются и другие регистры, одни из них многофункциональны, другие выполняют лишь какие-либо специфические функции.

    7. Программное обеспечение. Основная память.

    Вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти компьютера, составляет его программное обеспечение (ПО).

    Взаимодействие между пользователем, прикладным программным обеспечением, операционной системой и аппаратным обеспечением (оборудованием).  
    Программное обеспечение компьютера делится на:

    - системное ПО;
    - прикладное ПО;
    - инструментальное ПО.

    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

     


    Компьютерная томография: поколения томографов - Центр томографии "Аперто диагностик"

    В 1972 году был создан новый диагностический метод, основывавшийся на применении компьютерной обработки для сигнала рентгеновского излучения. Ткани различны по плотности, а значит, по-разному ослабляют рентгеновское излучение, и новые способы измерения и обработки этой разницы в ослаблении открыли перед медициной огромные возможности.

    Нет ничего удивительного в том, что создатели метода, получившего название компьютерной томографии, стали лауреатами Нобелевской премии.

    Сегодня сочетание КТ используют в двух смыслах. Когда оно используется в широком смысле, это синоним понятию томография вообще, так как сегодня все томографы оборудованы компьютерной техникой. Но чаще всего имеется в виду узкий смысл – рентгеновская компьютерная томография, именно тот метод, который лег в основу современной томографии в целом.

    Рентгеновская КТ это томографический метод, позволяющий использовать рентгеновское излучение для исследования тела человека изнутри.

    За несколько последних десятилетий случился заметный прогресс томографического оборудования, который в основе своей имел увеличение количества детекторов, позволяющее увеличить число проекций, которые можно одновременно получить при исследовании.

    • Аппараты первого поколения – одна трубка и один детектор, пошаговый принцип работы.
    • Аппараты второго поколения – веерный тип конструкции, несколько детекторов устанавливаются напротив трубки рентгена на кольце вращения.
    • Третье поколение аппаратуры для компьютерной томографии – приход понятия спиральной КТ. За один рабочий шаг стола трубка и детекторы осуществляют полный цикл вращения. Количество детекторов опять же увеличилось.
    • Четвертое – последнее на данный момент поколение – оборудовано более чем тысячью люминисцентных датчиков. Еще сильнее сократилось время обработки, но качество изображений по сравнению с аппаратами третьего поколения существенно не выросло.

    Что такое компьютеры третьего поколения?

    Что означают компьютеры третьего поколения?

    Компьютеры третьего поколения - это компьютеры, появившиеся в результате разработки интегральных схем (ИС). Они были первыми шагами к компьютерам, какими мы их знаем сегодня. Их главной особенностью было использование интегральных схем, что позволило уменьшить их размеры до размеров больших тостеров. Из-за этого они получили название микрокомпьютеры, потому что по сравнению с компьютерами второго поколения, которые занимали бы целые комнаты и здания, они были довольно маленькими.Хорошо известные компьютеры этого поколения включают серии DEC PDP и IBM-360.

    Techopedia объясняет компьютеры третьего поколения

    Компьютеры третьего поколения были разработаны примерно с 1964 по 1971 год, хотя разные источники противоречат друг другу на один-два года. Третье поколение появилось благодаря достижениям в производстве транзисторов; ученые и инженеры смогли сделать транзисторы все меньше и меньше, что привело к тому, что целые схемы были помещены на один кусок кремния, теперь известный как интегральная схема или микрочип.Это произвело революцию в вычислительной технике, поскольку теперь стало возможным создавать меньшие и более дешевые компьютеры, которые были во много раз быстрее, чем компьютеры до появления микрочипов.

    Внезапно компьютеры стали более доступными, и вскоре программистов и энтузиастов технологий стало больше, что привело к дальнейшим разработкам в области компьютерного программирования, а также компьютерного оборудования. Именно в это время получили широкое распространение многие языки программирования высокого уровня, такие как C, Pascal, COBOL и FORTRAN.Магнитное хранилище также стало более популярным в эту эпоху.

    К характеристикам компьютеров третьего поколения относятся:

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

    Преимущества и недостатки компьютера третьего поколения

    Третье поколение компьютеров было основано на интегральных схемах, которые заменили транзисторы во втором поколении.Различные преимущества компьютеров 3-го поколения благодаря интегральным схемам заключались в увеличении скорости обработки, меньшем потреблении энергии, меньшем тепловыделении, уменьшенном размере системы, большей емкости хранения, портативности и т. Д. По всем этим причинам компьютеры третьего поколения имели мгновенный коммерческий успех. Давайте подробнее обсудим особенности, преимущества и недостатки компьютеров третьего поколения.

    Преимущества компьютеров третьего поколения

    1. Использовались интегральные схемы (ИС)
    2. Компьютеры были надежнее предыдущих поколений
    3. Размер компьютеров уменьшен
    4. Более быстрая обработка и меньше вычислительного времени
    5. Меньше потребления электроэнергии
    6. Компьютеры могут поддерживать языки высокого уровня
    7. Увеличенная емкость памяти компьютера
    8. Повышенная точность
    9. Меньше отказов оборудования
    10. Менее подвержен ошибкам программирования
    11. Более универсальный
    12. Меньше затрат на техническое обслуживание благодаря IC

    Недостатки компьютера третьего поколения

    1. Кондиционирование воздуха требуется в мэйнфреймах, но не в миникомпьютерах
    2. Цена компьютеров очень дорогая
    3. Интегральные схемы не подлежат ремонту легко
    4. Интегральные схемы были очень сложными и требовали специалистов
    5. Сложные технологии, необходимые для производства интегральных схем

    Каждое из преимуществ и недостатков обосновано и подробно объяснено в разделе «Характеристики компьютеров третьего поколения».

    Третье поколение компьютерной истории [1964–1975]

    В 1966 году массовый рост компьютеров ускорился с появлением «третьего поколения». Компьютеры не остались «высокотехнологичной вещью», доступной только крупному бизнесу, а скорее превратились в «персональные компьютеры», доступные для широких масс. В основе технологии лежали транзисторные интегральные схемы, завершившиеся микропроцессорами 4-го поколения.

    Третье поколение компьютерных исторических событий в хронологическом порядке

    В 1958 году Джек Килби из Texas Instruments изобрел гибридные интегральные схемы (гибридные ИС).Эти гибридные ИС не подходили для массового производства.

    В 1959 году Роберт Нойс из Fairchild Semiconductors изобрел монолитные интегральные схемы (ИС). Эти микросхемы IC требовали планарного процесса, позволяющего печатать интегральные схемы на кремниевых пластинах.

    В 1961 году компания Semiconductor network computers создала первый универсальный компьютер на основе монолитных интегральных схем Робера Нойса. Позже НАСА использовало эту технологию в своем навигационном компьютере Apollo.

    В 1965 году SDS 92 был одним из первых коммерческих компьютеров третьего поколения.

    В 1966 году компания Hewlett Packard (HP) представила свой мини-компьютер 2116A. Это первый коммерческий 16-разрядный компьютер HP, в котором использовались монолитные ИС.

    В 1969 году IBM подготовила свой первый коммерческий компьютер третьего поколения на базе ИС под названием System / 360 Model 85.

    В 1971 году IBM подготовила свой преемник System / 370 семейства System / 360. В System / 370 широко использовались микросхемы. IBM начала массовое производство и поставки в другие страны.

    В 1971 году ILLIAC IV был самым быстрым суперкомпьютером в мире на базе микросхемы третьего поколения, рассчитанной на обработку 1 миллиарда операций в секунду.

    Компьютеры третьего поколения претерпели значительные инновации в 1960-х и 1970-х годах. Физические размеры компьютеров и рост числа поставщиков компьютеров сделали вычисления в руках людей. Благодаря меньшему по размеру и доступному оборудованию была разработана операционная система Unix.

    Особенности и характеристики третьего поколения компьютера

    Третье поколение компьютеров использовало интегральные схемы (ИС)

    Период времени компьютеров второго поколения отмечен между 1955 и 1964 годами, тогда как период времени компьютеров третьего поколения - между 1964 и 1975 годами.

    Транзисторы второго поколения были уменьшены и напечатаны на интегральных схемах компьютеров третьего поколения.

    Транзистор представляет собой электронное устройство, которое может действовать как усилитель тока и как переключатель ВКЛ / ВЫКЛ. Транзисторы были вехой в технологии и заменили электронные лампы в компьютерах первого поколения.

    Транзисторы

    были уменьшены в размерах и размещены на кремниевых микросхемах, называемых полупроводниками, что резко увеличило скорость и эффективность компьютеров.

    Миллионы транзисторов в одной микросхеме

    Интегральные схемы (IC) заменили транзисторную технологию в третьем поколении, поскольку в микросхеме использовалась литография, которая может наносить всю схему на полученные микросхемы, содержащие до миллионов отдельных транзисторов.

    Интегральные схемы могут также создавать модели других компонентов, таких как резистор, конденсаторы, катушки индуктивности и т. Д., Помимо транзисторов.

    Итак, интегральные схемы устранили необходимость в физических электронных компонентах, поскольку они были эквивалентны литографическим узорам, нарисованным на кремниевых платах ИС.

    Если транзистору требовалось размером с кончик ногтя, чтобы он находился на схеме во втором поколении компьютера, то в третьем поколении компьютера тот же транзистор требовал, чтобы на чипах было импортировано только зерно размером с рисовый.

    Интегральные схемы были изобретены Джеком Килби в 1958 году в компании Texas Instrument.

    Первые коммерческие компьютеры на базе интегральных схем были произведены IBM, и это положило начало третьему поколению компьютеров.

    Технологии, положившие начало поколению компьютеров

    Типы операционных систем в компьютерах 3-го поколения

    В компьютерах третьего поколения использовались следующие типы операционных систем: удаленная обработка, разделение времени, операционная система реального времени, многопрограммная операционная система.

    Помимо мультипрограммной операционной системы, все остальные операционные системы были представлены в третьем поколении компьютеров.

    Различные функции, которые обеспечивала каждая операционная система, были -

    Операционная система удаленной обработки - эта операционная система познакомила нас с архитектурой клиент-сервер. Обрабатываемые инструкции могут быть переданы с одного компьютера на другой компьютер, обладающий мощной вычислительной мощностью, и результат обработки будет возвращен на первый компьютер.

    Операционная система с разделением времени - В этой операционной системе время процессора распределяется между несколькими пользователями одновременно.Таким образом, операционные системы с разделением времени позволили многим людям одновременно использовать различные терминалы одной и той же компьютерной системы. Целью операционной системы с разделением времени было минимизировать время отклика.

    Операционная система реального времени - В этой операционной системе интервал времени между обработкой входных данных и генерацией результата настолько мал, что кажется, что он контролирует среду.

    Все вышеперечисленные операционные системы были внедрены в третьем поколении компьютеров.Все эти операционные системы сделали компьютеры применимыми в различных областях исследований, отраслях промышленности и т. Д.

    Третье поколение языков программирования для компьютеров

    Языками программирования, которые были доступны в третьем поколении компьютеров, были FORTRAN - II - IV, COBOL, PASCAL, BASIC, ALGOL - 68 и т. Д.

    FORTRAN (переводчик формул)

    • Один из первых языков программирования высокого уровня
    • Разработано Джоном Бскусом в IBM
    • Часто используемая версия - FORTRAN IV и FORTRAN 77

    АЛГОЛ (Алгоритмический язык)

    • Разработано Аланом Дж.Perlis
    • Представлена ​​БЛОЧНАЯ СТРУКТУРА, программы, созданные из независимых блоков, которые содержат как данные, так и инструкции.

    COBOL (Общий язык, ориентированный на бизнес)

    • Язык для запуска бизнес-приложений
    • Один из старейших языков высокого уровня
    • COBOL был широко используемым языком в мире.

    В первом поколении компьютеров использовался только машинный язык, и они были в форме двоичных кодов.

    Во втором поколении компьютеров язык ассемблера заменил язык высокого уровня, а также появились языки высокого уровня, такие как FORTRAN и COBOL.

    В третьем поколении компьютеров наблюдалось фактическое развитие языка программирования высокого уровня.

    Язык программирования высокого уровня сделал программирование намного проще, чем раньше, и поэтому многие независимых программистов начали писать свое программное обеспечение и приложения. , поэтому третье поколение компьютеров имеет большое количество прикладного программного обеспечения для своих компьютеров.

    Таким образом, третье поколение компьютеров также отмечено поддержкой языков высокого уровня.

    Компьютерные устройства ввода и вывода третьего поколения

    Во втором поколении компьютеров компьютерная система зависела от перфокарт для ввода.

    Если какой-либо программист должен дать инструкции компьютеру, он должен будет закодировать их в перфокарты, а затем вставить их в компьютеры.

    По этой причине второе поколение компьютеров не приобрело большой популярности из-за утомительного метода взаимодействия человека с компьютером.

    В компьютерах третьего поколения клавиатуры и мониторы заменили механизм перфокарт .

    Итак, если программист должен дать инструкции компьютеру, он просто наберет их с клавиатуры, и они появятся на мониторе.

    Это побудило многих людей изучать компьютерное программирование и разрабатывать свои программы.

    Аппаратные характеристики компьютеров 3-го поколения

    Третье поколение компьютеров выделяло очень меньше тепла по сравнению со вторым поколением компьютеров.Это из-за кремния, кремний является полупроводником, и поэтому с помощью правильных примесей сопротивление этого материала может быть уменьшено.

    Следовательно, из-за меньшего сопротивления тепловыделение значительно снизилось, а вместе с ним и потребление энергии , а это было невозможно во втором поколении компьютеров, в которых для соединения электронных компонентов использовались металлические провода.

    Размер компьютера третьего поколения был уменьшен. потому, что электронные компоненты представляли собой литографические узоры, нарисованные на кремниевых микросхемах, и из-за снижения мощности также уменьшился размер блока питания.

    Компьютеры третьего поколения имели более быструю обработку , потому что микросхемы могут содержать до миллиардов транзисторов на микросхемах, и это количество транзисторов способствовало скорости обработки компьютеров. Таким образом, вычислительная мощность снизила скорость вычислений с микросекунд до наносекунд.

    Третье поколение компьютерных запоминающих устройств

    В мэйнфрейме третьего поколения использовались интегральные схемы, но другие периферийные устройства, такие как способ хранения, были такими же, как и у компьютера второго поколения, они использовали катушку для наматывания лент, приводы для длительного хранения данных.

    Миникомпьютер использовал катушки меньшего размера на , чем полноразмерные магнитные ленты, DECtape были популярны в компьютерах PDP-8 и PDP-11.

    Примеры компьютеров 3-го поколения

    Различные примеры и типы компьютеров третьего поколения:

    Базовые компьютеры в компьютерах 3-го поколения

    Мэйнфреймы использовались крупными организациями для различных приложений, таких как статика потребителей, планирование ресурсов предприятия, транзакции в крупном масштабе и многие другие задачи обработки больших объемов данных.У мэйнфрейма гораздо больше вычислительной мощности, чем у миникомпьютера, персонального компьютера или серверов.

    Обычных мэйнфреймов в 3-х компьютерах было

    Система IBM / 360

    • Разработано IBM в 1964 году
    • Предназначен для малых и крупных коммерческих или научных приложений
    • Может выполнять 34 500 инструкций в секунду
    • Большая система Поддерживается 8 МБ оперативной памяти.

    UNIVAC 1108

    • Год выпуска 1964
    • Замена тонкопленочных резисторов на интегрированный контрольный регистр
    • Поддерживается до 16 каналов ввода / вывода
    • Объем памяти был 64k 38-битных слов

    Honeywell 6180

    • Обновленная версия General Electric серии 600
    • Выпускался с 1970 по 1989 год
    • Максимальная поддержка памяти была 256 КБ (1 МБ из 9-битных байтов)
    • ЦП
    • работал с 36-битными словами, а адреса были 18-битными.

    Миникомпьютер

    в компьютерах 3-го поколения

    Миникомпьютеры меньше и менее мощны, чем мэйнфреймы или суперкомпьютеры, но более мощные, чем персональные компьютеры.

    Различные области применения: обработка транзакций, научные вычисления, управление базами данных и многое другое.

    Обычный мини-компьютер в 3-м поколении был

    ПДП-8 / И

    • 12-битный мини-компьютер, произведенный Digital Equipment Corporation (DEC)
    • Интегрированная версия популярной PDP-8 второго поколения.12) двенадцатибитные слова.

    ПДП-11/20

    • Самый популярный мини-компьютер в серии PDP.
    • Первая версия Unix работала на PDP-11/20.
    • PDP-11 заменил PDP-8 во многих приложениях реального времени
    • PDP-11 расширена с 16 до 32-битной адресации

    Персональные компьютеры в компьютерах 3-го поколения

    Xerox Alto и Star

    • Xerox Alto, разработанная в Xerox PARC в 1973 г.
    • Первый персональный компьютер с графическим интерфейсом пользователя
    • включает различные технологии, такие как папка с иконками, мышь, сеть Ethernet, электронная почта и многое другое.
    • Позже Xerox Alto вдохновил Apple Lisa и Apple Macintosh, также изучая ПК с Windows.

    Часто задаваемые вопросы (FAQ)

    Кто создал третье поколение компьютеров?

    Джек Килби из Texas Instruments изобрел гибридные интегральные схемы (гибридные ИС) в 1958 году. Гибридные ИС заложили основу технологии для компьютеров третьего поколения.

    Каковы преимущества компьютеров третьего поколения?

    Компьютеры третьего поколения обладали различными преимуществами по сравнению с компьютерами второго поколения, такими как уменьшенный размер компьютера, меньшее потребление электроэнергии, увеличение емкости запоминающего устройства, меньшая частота отказов оборудования, более высокая надежность, поддержка языков высокого уровня, повышенная точность, более универсальный и многое другое.

    Какие недостатки у компьютеров третьего поколения?

    Недостатком компьютеров третьего поколения является то, что они требуют кондиционирования воздуха в их мейнфреймах, диапазон цен составляет тысячи долларов, поврежденные интегральные схемы не подлежат ремонту, интегральные схемы являются сложной технологией, поэтому требуют специализации.

    Каковы характеристики компьютеров третьего поколения?

    Основные характеристики компьютеров третьего поколения заключались в том, что они использовали интегральные схемы, поддерживали много языков высокого уровня, генерировали очень меньше тепла, снижали энергопотребление, имели более высокую скорость обработки, большую надежность и меньшие затраты на обслуживание.

    какие примеры компьютеров третьего поколения?

    Примеры компьютеров третьего поколения включают мэйнфреймы, такие как IBM System / 360, UNIVAC 1108 и Honeywell 6180. Миникомпьютеры третьего поколения, такие как PDP-8 / I, PDP-11/20. Персональными компьютерами третьего поколения были Xerox Alto и Star.

    На какой технологии было основано третье поколение компьютеров?

    Третье поколение компьютерных технологий было основано на интегральных схемах (ИС).В интегральных схемах (ИС) используется литография, с помощью которой можно наносить всю схему на полученные микросхемы, содержащие до миллионов отдельных транзисторов.

    поколений компьютеров - GeeksforGeeks

    поколений компьютеров

    Введение:
    Компьютер - это электронное устройство, которое манипулирует информацией или данными. Он имеет возможность хранить, извлекать и обрабатывать данные.
    В настоящее время компьютер можно использовать для набора документов, отправки электронной почты, игр и просмотра веб-страниц.Его также можно использовать для редактирования или создания электронных таблиц, презентаций и даже видео. Но эволюция этой сложной системы началась примерно в 1940 году с появлением компьютеров первого поколения и с тех пор продолжает развиваться.

    Есть пять поколений компьютеров.

    1. ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ
      • Введение:
        1. 1946-1959 - период компьютеров первого поколения.
        2. Дж. П. Эккерт и Дж. В. Моши изобрели первый успешный электронный компьютер под названием ENIAC, что означает «Электронный цифровой интегрированный и калькулятор».
      • Несколько примеров:
        1. ENIAC
        2. EDVAC
        3. UNIVAC
        4. IBM-701
        5. IBM-650

      • Преимущества:
            электронные лампы, которые были единственным электронным компонентом, доступным в те дни.
          1. Эти компьютеры могут производить вычисления за миллисекунды.
        1. Недостатки:
          1. Очень большие по размеру, вес около 30 тонн.
          2. Эти компьютеры были созданы на основе электронных ламп.
          3. Эти компьютеры были очень дорогими.
          4. Он мог хранить только небольшой объем информации из-за наличия магнитных барабанов.
          5. Поскольку изобретение компьютеров первого поколения связано с электронными лампами, еще одним недостатком этих компьютеров было то, что вакуумные лампы требовали большой системы охлаждения.
          6. Очень низкая эффективность работы.
          7. Ограниченные возможности программирования и перфокарты использовались для ввода данных.
          8. Большое количество энергии.
          9. Не надежен и требуется постоянное обслуживание.

    2. ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ
      • Введение:
        1. 1959-1965 годы - это период компьютеров второго поколения.
        2. 3. Компьютеры второго поколения были построены на транзисторах, а не на электронных лампах.
      • Несколько примеров:
        1. Honeywell 400
        2. IBM 7094
        3. CDC 1604
        4. CDC 3600
        5. UNIVAC 1108

          … многие другие

      • Преимущества к оплате:
          5 Благодаря наличию транзисторов вместо электронных ламп размер электронной составляющей уменьшился.Это привело к уменьшению размера компьютера по сравнению с компьютерами первого поколения.
        • Меньше энергии и меньше тепла, чем у первого поколения.
        • Для ввода использовались язык ассемблера и перфокарты.
        • Низкая стоимость по сравнению с компьютерами первого поколения.
        • Лучшая скорость, вычисление данных в микросекундах.
        • Лучшая портативность по сравнению с первым поколением
  • Недостатки:
    1. Требовалась система охлаждения.
    2. Требовалось постоянное обслуживание.
    3. Используется только для специальных целей.
  • ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ
    • Введение:
      1. 1965-1971 - период компьютеров третьего поколения.
      2. Эти компьютеры были основаны на интегральных схемах.
      3. IC была изобретена Робертом Нойсом и Джеком Килби в 1958–1959 годах.
      4. IC была однокомпонентным, содержащим несколько транзисторов.
    • Несколько примеров:
      1. PDP-8
      2. PDP-11
      3. ICL 2900
      4. IBM 360
      5. IBM 370

        … и многие другие

    • Преимущества:
      1. Эти компьютеры были дешевле компьютеров второго поколения.
      2. Они были быстрыми и надежными.
      3. Использование ИС в компьютере обеспечивает небольшие размеры компьютера.
      4. IC не только уменьшает размер компьютера, но также улучшает его производительность по сравнению с предыдущими компьютерами.
      5. Это поколение компьютеров имеет большой объем памяти.
      6. Вместо перфокарт для ввода используются мышь и клавиатура.
      7. Они использовали операционную систему для лучшего управления ресурсами и использовали концепцию разделения времени и множественного программирования.
      8. Эти компьютеры сокращают время вычислений с микросекунд до наносекунд.
    • Недостатки:
      1. Микросхемы IC трудно обслуживать.
      2. Высокотехнологичная технология, необходимая для производства микросхем IC.
      3. Требуется кондиционер.


  • ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ
    • Введение:
      1. 1971-1980 - период компьютеров четвертого поколения.
      2. Эта технология основана на микропроцессоре.
      3. Микропроцессор используется в компьютере для выполнения любых логических и арифметических функций в любой программе.
      4. Технология графического интерфейса пользователя (GUI) была использована для большего удобства пользователей.
    • Несколько примеров:
      1. IBM 4341
      2. DEC 10
      3. STAR 1000
      4. PUP 11

        … и многие другие

    • Преимущества:
      1. и самые быстрые вычисления размер меньше по сравнению с компьютером предыдущего поколения.
      2. Вырабатываемое тепло незначительно.
      3. Небольшие размеры по сравнению с компьютерами предыдущего поколения.
      4. Требуется меньше обслуживания.
      5. В компьютерах этого типа можно использовать все типы языков высокого уровня.
    • Недостатки:
      1. Конструкция и изготовление микропроцессора очень сложны.
      2. Кондиционирование воздуха требуется во многих случаях из-за наличия микросхем.
      3. Для изготовления ИС требуются передовые технологии.

  • ПЯТОЕ ПОКОЛЕНИЕ
    • Введение:
      1. Период пятого поколения с 1980 г. по настоящее время.
      2. Это поколение основано на искусственном интеллекте.
      3. Целью пятого поколения является создание устройства, которое могло бы реагировать на ввод на естественном языке и способно к обучению и самоорганизации.
      4. Это поколение основано на технологии ULSI (Ultra Large Scale Integration), в результате чего производятся микропроцессорные микросхемы, содержащие десять миллионов электронных компонентов.
    • Несколько примеров:
      1. Настольный компьютер
      2. Ноутбук
      3. Ноутбук
      4. UltraBook
      5. Chromebook

        … и многие другие

    • Преимущества:
      1. Это более надежно и надежно. работает быстрее.
      2. Доступны разные размеры и уникальные особенности.
      3. Обеспечивает компьютеры более удобными интерфейсами с мультимедийными функциями.
    • Недостатки:
      1. Им нужны языки очень низкого уровня.
      2. Они могут сделать человеческий мозг тупым и обреченным.
  • Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Ознакомьтесь со всеми важными концепциями теории CS для собеседований SDE с помощью курса CS Theory Course по приемлемой для студентов цене и подготовьтесь к работе в отрасли.

    Поколения, компьютеры | Encyclopedia.com

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

    Эта группировка поколений не является четкой и не бесспорной. Многие из изобретений и открытий, которые внесли свой вклад в современную компьютерную эру, не совсем вписываются 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). Он был почти 30,5 метров 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 таблиц стрельбы баллистических 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 разъемов.

    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 команду, которая построила EDSAC (электронный автоматический калькулятор с запоминанием задержки) в Кембридже в 1949 году.С американской стороны Ричард Снайдер возглавил команду, завершившую EDVAC (Электронный автоматический компьютер с дискретными переменными) 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 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 годы. 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 из членов 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 третьем поколении компьютеров 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 (ОЗУ) .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 и 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 широко распространены, как , как однопроцессорные, потому что после многих лет исследований их все еще очень сложно программировать, и многие проблемы не поддаются параллельному решению.

    Ранние разработки компьютерных технологий были основаны 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, можно было бы добраться 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 Кремниевой 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.

    Ранние годы академических вычислений

    Компьютеры третьего поколения

    Компьютеры, представленные в середине 1960-х годов, такие как семейство IBM 360, назывались компьютерами «третьего поколения».Компьютеры третьего поколения были важны, потому что все компьютеры в семье имели одинаковую архитектуру. Раньше каждая новая линейка компьютеров имела разную архитектуру, и машины в пределах этой линейки часто были несовместимы. Когда клиенты покупали новую машину, им приходилось преобразовывать все свои старые программы. Огромные наборы программного обеспечения, которые мы запускаем сегодня, были бы невозможны без стабильных архитектур и стандартизованных языков программирования. На протяжении пятидесяти лет, прошедших с момента его первого выпуска, архитектура IBM 360 постоянно улучшалась, например, когда была добавлена ​​виртуальная память, но улучшения, как правило, были обратно совместимы.

    IBM 360

    IBM System / 360, используемая в Volkswagen.

    Федеральный архив Германии

    Компьютер третьего поколения состоял из группы больших металлических ящиков. Шкафы были размещены в машинном отделении с кондиционированием воздуха и соединены мощными кабелями под фальшполом. На фотографиях изображены машинные залы, которые были образцом аккуратности, но на практике машинный зал был загруженным местом, полным коробок с перфокартами, магнитными лентами и стопками бумаги для линейных принтеров.Они были шумными, кард-ридеры и линейные принтеры болтали и непрерывно работали кондиционеры.

    Твердотельные компоненты заменили вакуумные лампы, но платы логики все еще были большими, а центральный процессор представлял собой несколько высоких стоек печатных плат с соединительными кабелями. В памяти использовались магнитные сердечники, которые были громоздкими и дорогими. В 1968 году стоимость памяти составляла около 1 доллара за байт.

    Большинство ящиков в машинном отделении представляли собой периферийные устройства и их контроллеры.На рынке начали появляться вращающиеся диски, но большая часть запасных частей была на магнитной ленте с открытой катушкой. Лента содержала девять битов данных подряд на ленте, представляя один байт плюс контрольный цифровой. Ранние диски выдавали 800 строк на дюйм, но постепенно следовали более высокие плотности. Для сортировки данных на магнитной ленте требуется как минимум три ленточных накопителя, а в большинстве систем их гораздо больше. Контроллеры, соединяющие ленточные и дисковые накопители с центральным процессором, представляли собой дорогостоящее оборудование.

    Архитектура IBM 360 поддерживает как научные вычисления, так и обработку данных. Он твердо установил восьмибитовый байт как единицу хранения символа, а четыре байта были организованы как слово. Раньше в компьютерах использовались слова разных размеров, а символы часто хранились в виде шести битов. До появления виртуальной памяти память была организована в модули по 4096 байт, и я хорошо помню проблемы управления памятью при написании программ на ассемблере.

    Набор инструкций был разработан для поддержки языков высокого уровня, таких как Cobol для обработки данных и Fortran для научной работы. Арифметика может быть десятичной, оперируя символьными строками, или двоичной, оперируя словами, которые могут представлять либо целые числа, либо числа с плавающей запятой. Используя форматы инструкций переменной длины, сложные операции могут выполняться в одной инструкции. Например, для перемещения строки символов в другое место в памяти требовалась только одна инструкция.Помимо управления памятью, я нашел ассемблерный код простым и легким для программирования.

    Лист кодирования Fortran

    Программисты писали свой код на листах кодирования. Клерк ввел программу на перфокарты, по одной карте на каждую строку программы.

    Фотография из Википедии

    Во времена, когда еще не было терминалов и интерактивных вычислений, программист писал инструкции на листах кодирования, с одной 80-символьной строкой для каждой инструкции.Инструкции были нанесены на перфокарты, по одной карте на инструкцию. Цветная карта управления заданиями была помещена в начало колоды карт, а другая - в конец, а затем карты данных. Полную колоду поместили в лоток и передали операторам компьютеров. Некоторое время спустя программист получал распечатку с результатами компиляции и результатами всех тестовых прогонов. Компьютерного времени всегда не хватало, и один тестовый запуск в день считался хорошим сервисом. Это требовало тщательной проверки программ перед отправкой, так как даже простая синтаксическая ошибка могла потратить целый день.

    Пакетная обработка

    Приложения обработки данных использовали пакетную обработку для автоматизации таких задач, как выставление счетов, платежные ведомости, контроль запасов и т. Д. Алгоритмы напоминали современные методы «сопоставления / сокращения», которые используются для создания индексов для поисковых систем в Интернете. Эти методы используются, когда объем данных настолько велик по сравнению с памятью компьютера, что нет возможности хранить в памяти полные структуры данных, а обработка произвольного доступа будет невероятно медленной.Поэтому в методах обработки используется последовательная обработка. Основные этапы обработки - это сортировка и объединение, а вычисление выполняется для небольших групп записей с одним и тем же ключом.

    Раньше для ввода некоторых данных использовалась бумажная лента, но к концу 1960-х годов перфокарты стали стандартом. Преимущество перфокарт состояло в том, что ошибку можно было исправить, заменив карту, хотя при этом легко было допустить дальнейшие ошибки. В каждом компьютерном центре имелся персонал по подготовке данных, состоящий из молодых женщин, которые записывали операции на перфокарты фиксированного формата.Карты были проверены с помощью второго человека, который ввел те же данные. Подготовка данных была настолько утомительной работой, что текучесть кадров оставалась постоянной проблемой. Британская система водительских прав, которую мы разработали в English Electric - Leo, всегда недоукомплектовывалась весной до того, как учебный год подходил к концу, и следующая волна выпускников школ могла быть нанята.

    Первым шагом в обработке партии карт была загрузка их в устройство для чтения карт. Программа проверки данных проверила карты на наличие синтаксических ошибок и записала изображения карт на магнитную ленту.Затем он был отсортирован так, чтобы записи находились в той же последовательности, что и основной файл.

    Записи хранились в мастер-файле на магнитной ленте и отсортировывались по идентификационному номеру, например номеру клиента. Сортировка записей на магнитной ленте путем повторного объединения занимала много времени. Производительность зависела от количества накопителей на магнитной ленте и объема доступной памяти. Время было сэкономлено за счет наличия накопителей на магнитной ленте, которые можно было читать задом наперед, чтобы не тратить время на их перемотку.

    Программа обновления главного файла обычно запускается в конце дня.Предыдущая версия файла будет объединена с входящими транзакциями и обновленной версией главного файла, записанной на новой магнитной ленте. Программы обновления генерировали обширные выходные данные для печати, включая бизнес-операции, такие как счета или чеки, управленческие отчеты и ошибки данных. Этот вывод был записан на другую ленту, которая затем была отсортирована по категории печати, чтобы операторы могли загружать различные типы бумаги в принтеры по мере необходимости.

    Стандартный принтер был линейным принтером, обычно только верхним регистром.Бумага складывалась веером с отверстиями для звездочек сбоку и продвигалась по одной строчке за раз. Большинство производителей использовали барабанные принтеры с полным набором символов вокруг барабана, но IBM использовала цепной принтер, в котором символы находились на движущейся цепи. Я так и не понял, как это работает. На любом типе принтера фактическая печать была вызвана летающим молотком, который прижимал бумагу к металлическому символу.

    Каждая часть операции была подвержена неудачам. Большинство компьютерных центров каждую ночь останавливали работу на несколько часов для технического обслуживания, но даже в этом случае аппаратные и программные сбои были обычным явлением.Преимущество пакетной обработки заключалось в том, что система могла записывать контрольную точку в конце каждого пакета. Если устройство чтения карт застряло или магнитная лента вышла из строя, операторы возвращались к предыдущей контрольной точке, повторно загружали карты или предыдущую копию ленты и перезапускали задание.

    Каковы характеристики компьютеров от первого до четвертого поколения компьютеров?

    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. Таким образом, из этого открытия я мог сделать вывод, что с технологией, используемой при производстве компьютеров для каждого поколения компьютеров, все характеристики компьютеров были связаны с используемой технологией.

    1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ АРХИТЕКТУРЫ

    Архитектура процессора компьютера, набор команд, режимы 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.

    1. ТЕРМИНОЛОГИЯ
    • Baer: «Проект интегрированной системы, которая предоставляет программисту полезный инструмент»
    • Hayes: «Изучение 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 хорошее качество и производительность компьютера и можно ли ему доверять.
    • Точность указывает на , является ли расчет, произведенный компьютером, правильным, но не ошибочным.
    • Автоматизация ссылается на на то, может ли компьютер работать самостоятельно, или он требует или нуждается в какой-либо помощи / содействии для полноценной работы / функционирования.
    • Diligence указывает на то, насколько хорошо компьютер может работать для e.грамм. 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]
    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, чтобы я начал свой университетский курс, то есть компьютерные науки 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 считаю, что это еще больше улучшит мои знания в области вычислений, поскольку поможет мне понять каждую технологию, используемую для развития, и создать характеристики 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 характеристик слова 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.

    4.0 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 тем, что решал широкий класс численных задач путем перепрограммирования в 19, -м, -м веке.

    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 электронный 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 электронные лампы и магнитные барабаны. [7] Электронные лампы (изображение слева - [8] рис. 1 ) использовались в качестве переключателя / усилителя для схемы вычислительной системы, что затем позволяло ей выполнять цифровые вычисления.

    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 используемых технологий, таких как вакуумные лампы и магнитные барабаны, дорогие в электропитании. они требовали много энергии / электричества для правильного функционирования, поэтому были очень дорогими и могли быть куплены только очень крупными организациями.Компьютеры первого поколения часто были ненадежными, поскольку они выделяли значительное количество тепла, которое вызывало множество технических неисправностей и проблем, что просто показывает, насколько медленными и неэффективными были компьютеры первого поколения. Это показывает, как они постоянно нуждались в кондиционированной среде, поскольку иногда они 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.

    4.1 ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРОВ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ

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

    4.2 АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРОВ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ

    [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 выгоранию, потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли огромное количество тепла (одна из причин, по которой ранние компьютеры требовали кондиционирования воздуха. , редкий и дорогой товар в 1950-х годах.Диапазон размеров используемых электронных ламп составлял от 1 фута до 6 футов в длину, и поэтому неудивительно, что они повлияли на общий размер компьютеров первого поколения, так как они стали большими и огромными по размеру. большинство номеров расположены в.

    Например, компьютер ENIAC (см. Изображение слева - [12] рис. 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 площадь в 1800 квадратных футов (167 квадратных метров), 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.

    4.3 ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ КОМПЬЮТЕРОВ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ

    Персонажи, которыми обладали компьютеры первого поколения, сильно отличали их от компьютеров любого другого поколения, даже несмотря на то, что характеристики, присущие компьютерам всех поколений, 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 большого 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 поколений компьютеров
    • Очень прочные, трудно сломать
    • Служил в 1940-е гг.
    • Использование высокой энергии
    • Для нормальной работы требуются условия воздуха
    • Отключение из-за нагрева вакуумных трубок
    • Ограниченная емкость хранилища
    • Очень медленно
    • Очень дорого из-за используемой технологии
    • Склонен к ошибкам и частым отказам оборудования
    • Требуется постоянное обслуживание
    • Непереносной, очень громоздкий
    • Ручная сборка отдельного функционального элемента

    5.0 КОМПЬЮТЕРЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ (1958-1964)

    Период второго поколения - 1953-1963 гг. Второе поколение компьютеров заменило электронные лампы на транзисторы.

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

    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 значительное улучшение 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.

    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 предшественница 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.

    5.1 ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

    • Транзисторы - маленькие, маломощные, недорогие, надежнее электронных
    • Память магнитного сердечника
    • 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

    5.2 АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

    Рисунок 6 - Компьютерная архитектура второго поколения

    [17]

    5.3 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 моих исследований об используемых транзисторах, они сделали компьютеры второго поколения более надежными, меньшими по размеру по сравнению с первым, потребляли меньше энергии, не нагревались 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 не было очень универсальным, хотя и было долговечным, но дорогостоящим, что означало, что его популярность была такой же, как у компьютеров первого поколения, поскольку коммерческое производство было затруднено из-за затрат на создание и закупку деталей для изготовления 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 портативность
    • Требуется кондиционер
    • Требуется частое обслуживание
    • Обязательный компонент ручной функции
    • Высокая стоимость производства и эксплуатации

    6.0 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.

    6.1 ОСОБЕННОСТИ КОМПЬЮТЕРОВ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ

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

    6.2 КОМПЬЮТЕРЫ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ АРХИТЕКТУРА

    [19]

    Рисунок 8 - Компьютерная архитектура третьего поколения

    6.3 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 памяти, 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 требовалось огромное количество денег, 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
    • Рентабельное производство и эксплуатация
    • Ручные вычисления не требуются
    • Меньше время работы.Быстрый и надежный
    • Требуются условия воздуха
    • Высокий уровень сложности
    • Требуется формальное обучение для использования

    7.0 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, главным образом созданным Стивом Возняком (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]

    7.1 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

    7.2 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.

    7.3 ОБЗОРЫ ОЧЕНЬ МАСШТАБНОЙ ИНТЕГРАЦИИ (СБИС)

    1. ПЕРВЫЙ РАССМОТРЕНИЕ INTEL (8080) В 1974 ГОДУ
    • 8 БИТНЫХ ДАННЫХ
    • 16-битные данные
    • 6 мкМ NMOS
    • 6К ТРАНЗИСТОРЫ
    • 2 МГц
    1. ВТОРОЙ ОБЗОР MOTOROLA (68000) В 1979 ГОДУ
    • ВНУТРЕННЯЯ 32-БИТНАЯ АРХИТЕКТУРА, НО ЕСТЬ 16-БИТНАЯ ШИНА ДАННЫХ
    • 16- и 32-битные регистры, 8 регистров 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,
    • ПРИМЕНЕНИЕ УСЛУГ

    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

    7.4 ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ КОМПЬЮТЕРОВ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ

    Изначально 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

    компьютерных языков - язык третьего поколения - программы, исходный код, объект и программы

    Появление компилятора в 1952 году стимулировало развитие компьютерных языков третьего поколения. Эти языки позволяют программисту создавать программные файлы с помощью команд, похожих на разговорный английский.Компьютерные языки третьего уровня стали основным средством связи между цифровым компьютером и его пользователем.

    К 1957 году Международная корпорация бизнес-машин (IBM) создала язык под названием FORTRAN (FORmula TRANslater). Этот язык был разработан для научной работы со сложными математическими формулами. Он стал первым языком программирования высокого уровня (или «исходным кодом»), который использовали многие пользователи компьютеров.

    В течение следующих нескольких лет усовершенствования привели к появлению ALGOL (Алгоритмический язык) и COBOL (COmmon Business Oriented Language).COBOL заслуживает внимания, потому что он улучшил возможности ведения учета и управления данными предприятий, что стимулировало расширение бизнеса.

    В начале 1960-х годов ученые из Дартмутского колледжа в Нью-Гэмпшире разработали BASIC (Универсальный код символической инструкции для начинающих). Это был первый широко распространенный компьютерный язык, разработанный и используемый непрофессиональными программистами. BASIC пользовался широкой популярностью в 1970-х и 1980-х годах, особенно по мере роста использования персональных компьютеров.

    С 1960-х годов были разработаны сотни языков программирования. Несколько примечательных примеров включают PASCAL, впервые разработанный как учебное пособие; LISP, язык, используемый компьютерными учеными, заинтересованными в написании программ, которые, как они надеялись, наделит компьютеры некоторыми способностями, обычно связанными с интеллектом людей; и серии программ C (то есть C, C +, C ++). Последние являются объектно-ориентированными языками, в которых объект (данные) используется так называемыми процедурами. Программы серии C впервые позволили компьютеру использовать языковые программы более высокого уровня, такие как программное обеспечение, приобретенное в магазине.

    Фактическая программа, написанная на языке третьего поколения, называется исходной программой. Это материал, который программист помещает в компьютер для получения результатов. Исходную программу обычно можно перевести в объектную программу (язык нулей и единиц, интерпретируемый компьютером).

    Информация в исходной программе преобразуется в объектную программу промежуточной программой, называемой интерпретатором или компилятором. Интерпретатор - это программа, которая преобразует (или выполняет на программном жаргоне) исходную программу, как правило, поэтапно, построчно или единично.Цена этого удобства заключается в том, что программы, написанные на языках третьего поколения, требуют больше памяти и работают медленнее, чем программы, написанные на языках более низкого уровня.

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *