Элементная база третьего поколения компьютеров: Поколения эвм и их элементная база — Информатика, информационные технологии - Управленческое образование

Содержание

Контрольные вопросы — Развитие современных информационных технологий

1. Что понимается под современными информационными технологиями? С чем связано их развитие?

Современные информационные технологии — компьютеры и связанные с ним устройства. Их развитие связано с совершенствованием аппаратного и программного обеспечения компьютеров, с возможностью их применения для работы с различными видами данных.

2. Что понимается под поколением ЭВМ? Чем определяется смена поколений ЭВМ?

Поколение ЭВМ — совокупность электронно-вычислительных машин, относящихся к определенному периоду развития ЭВМ, в котором отмечается относительная стабильность их архитектуры, технической реализации, функциональных возможностей, аппаратного и программного обеспечения. Смена поколений ЭВМ определяется развитием электроники и высоких технологий производства.

3. Что понимается под элементной базой ЭВМ? Как она влияет на смену поколений ЭВМ?

Элементная база ЭВМ — классификация элементов и узлов ЭВМ. Переход к новой элементной базе влияет на разработку нового программного обеспечения, что дает возможность открывать новые области применения компьютерной техники.

4. Перечислите элементные базы четырех поколений ЭВМ. Почему машины всех четырех поколений можно назвать электронно-вычислительными?

Элементная база ЭВМ первого поколения: электронно-вакуумные лампы.

Элементная база ЭВМ второго поколения: полупроводниковые элементы(транзисторы, диоды).

Элементная база ЭВМ третьего поколения: интегральные схемы.

Элементная база ЭВМ четвертого поколения: большие интегральные схемы(микросхемы).

Машины всех четырех поколений можно назвать электронно-вычислительными, потому что все они зависят от элементной базы и каждое последующее поколение использует новые разработки в области электроники, которые обеспечивают машину большей скоростью расчетов и большей памятью по сравнению с предыдущим поколением.

5. Перечислите основные характеристики вычислительной техники первого поколения.

ЭВМ первого поколения работали на электронно-вакуумных ламп, сами машины занимали огромные пространства, потребляли много электроэнергии, были ненадежны в эксплуатации. Быстродействие составляло десятки тысяч операций в секунду. Машина работала только с числовыми данными.

6. Какое программное обеспечение использовала вычислительная техника первого поколения? Каковы области применения ЭВМ первого поколения?

Вычислительная техника первого поколения использовала только двоичные машинные коды и использовалась для проведения расчетов в науке.

7. Перечислите основные характеристики ЭВМ второго поколения.

ЭВМ второго поколения работали на транзисторах и диодах. Машины были выполнены в виде стоек, чуть выше человека и занимали значительно меньше места чем ЭВМ первого поколения, быстродействие составляло сотни тысяч операций в секунду.

8. Какое программное обеспечение использовала вычислительная техника второго поколения? Каковы области применения ЭВМ второго поколения?

ЭВМ второго поколения работала на программах написанных преимущественно на Алголе, Фортране, Коболе и других алгоритмических языках. ЭВМ второго поколения обрабатывали числовые данные для решения научных, инженерных и экономических задач.

9. Перечислите основные характеристики вычислительной техники третьего поколения.

ЭВМ третьего поколения работала на интегральных схемах, быстродействие увеличилось до миллионов операций в секунду, размеры стали такими, что для ЭВМ уже не требовалось отдельного помещения.

10. Какое программное обеспечение использовала вычислительная техника третьего поколения? Каковы области применения ЭВМ третьего поколения?

ЭВМ третьего поколения использовали операционные системы(DOS) и прикладные программы, машины могли обрабатывать числовые и текстовые данные, поэтому использовались для решения научно-технических и управленческих задач.

11. Перечислите основные характеристики вычислительной техники четвертого поколения.

ЭВМ четвертого поколения работает с использованием больших интегральных схем (микросхем), быстродействие составляет миллионы и миллиарды операций в секунду. Компьютеры компактны.

12. Какое программное обеспечение используется вычислительной техникой четвертого поколения? Каковы области применения компьютеров?

ЭВМ четвертого поколения используются во всех сферах жизнедеятельности. Большое внимание уделяется пользовательскому интерфейсу, для удобной работы человека с компьютером.

13. Каковы возможности направления дальнейшего развития компьютерной техники?

Размеры и стоимость компьютеров и в дальнейшем будут уменьшаться, а быстродействие и возможности — увеличиваться. С помощью единой компьютерной сети каждый член общества будет иметь доступ к нужной ему информации в любой точке нашей планеты и иметь возможность работать сразу с несколькими компьютерами.

14. Почему современные информационные технологии можно назвать информационно-коммуникационными технологиями?

В настоящее время информационные технологии очень часто называют информационно-коммуникационными, подчеркивая значимость локальных и глобальных компьютерных сетей для обеспечения информационного единства всей человеческой цивилизации. Очевидно, что развитие и внедрение таких технологий направлено на совершенствование информационного обеспечения всех сфер деятельности человека.

Поколения компьютеров

ВПЕРЕД

Поколения компьютеров

ПОКОЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ

Поколения компьютеров. Ни одно техническое устройство не совершенствовалось так быстро, как компьютер. Каждые 10-12 лет происходил резкий прыжок в их конструкциях, способах производства. Новые модели быстро вытесняли стариков. Возможности и сферы их применения постоянно расширялись, а в отличие от других устройств, например, телевизоров или автомобилей, себестоимость и цена постоянно снижались.

       Выделяют пять поколений компьютеров. Каждое поколение характеризуется элементной базой — видом элементов, из которых построена оперативная память и процессор, и развитием программного обеспечения.
       Первое поколение (50 года). Элементной базой компьютеров первого поколения были вакуумные электронные лампы, которые сегодня еще можно увидеть в старых телевизорах и радиоприемниках. Тысячи ламп были в металлических шкафах, которые занимали много места. Весила такая машина десятки тонн. Для ее работы требовалась электростанция. Для охлаждения машины использовали мощные вентиляторы. Программирование выполняли в кодах машины, доступ к которой имели только специалисты-профессионалы.
       Быстродействие составляло несколько тысяч операций за секунду. Эти машины имели небольшую оперативную память.

       Второе поколение (60 года). Элементной базой компьютеров второго поколения были транзисторы, которые заменили электронные лампы. Транзисторы значительно меньше ламп и потребляют значительно меньше энергии. Поэтому размеры компьютера уменьшились. Возможности же увеличились, поскольку появились языка программирования высокого уровня и программное обеспечение. Программирование стало доступным и для не профессионалов в области компьютеров. В программном обеспечении были заранее разработанные программы решения наиболее типичных задач. Быстродействие машин достигла сотен тысяч операций за секунду. Значительно увеличилась оперативная память. Наиболее распространенными были такие марки машин: «Элиот» (Англия), «Сименс» (ФРГ), «Стретч», «CDC» (США), «Раздаи-2», серия «Минск», «Урал», «Найри», «Мир», «Бзсм-б» (в нашей стране).
       Третье поколение (70 года). Элементная база компьютеров третьего поколения — интегрированные устройства (интегральные схемы, чипы). Интегрированное устройство — это небольшая пластинка из чистого кремния, на которой являются миниатюрные электронные элементы: транзисторы, резисторы и т.п..
       Таких элементов на квадратном сантиметре сначала было несколько тысяч. Значительно увеличились быстродействие (до нескольких миллионов операций за секунду) и объем оперативной намятые. Развилось программное обеспечение. Удобство в пользовании открыло широкий доступ к компьютерам. Такая машина может одновременно решать несколько задач, выполняя несколько программ.
       Пользователям нет потребности работать непосредственно с внутренностями компьютера не отходя ни на шаг, так- как есть пульт управления. Для работы им предоставлены терминалы (клавиатура, дисплей и устройства введения — выведения), которые могут быть отдалены от компьютера на немалые расстояния. Для сохранения информации используют магнитные ленты и магнитные диски. Магнитные носители информации стали вытеснять перфокарты и перфоленты. Начался переход к информатике. Машины третьего поколения — серия «ІВМ-360», «ІВМ-370» в США, серия ЭС в нашей стране — аналог серии «ІBM». Разработка проекта машины третьего поколения стоила фирме ІBM в 60-х годах 5 миллиардов долларов.
       Четвертое поколение (80 года). Элементной базой компьютеров четвертого поколения являются крупномасштабные интегрированные устройства. Прогресс, в физике, полупроводников дал возможность разместить большое количество элементов на маленьком кристалле кремния (десятки тысяч на квадратном сантиметре). Кроме того, на одном кристалле кремния стало возможно разместить устройство, которое воссоздает работу процессора. Такие кристаллические процессоры называются микропроцессорами. Это обусловило появление микрокалькуляторов, персональных компьютеров, которые можно размещать на обычном рабочем столе, а также мощных много процессорных компьютеров. Увеличились быстродействие (к миллиарду операций за секунду), емкость оперативной памяти, удобство в пользовании. Массовое производство и сбыт обеспечили резкое снижение цен на компьютерную технику.
       Пользователь снова сел за пульт управления, но уже персонального компьютера. Мощнейшие машины четвертого поколения: «Эльбрус» в нашей стране, американские машины серии «Крей» и прочие.
       На уровне четвертого поколения состоялось деление машин на большие вычислительные машины и персональные компьютеры.
       Сегодня уже есть несколько поколений персональных компьютеров.
       Пятое поколение (90 года). Элементной базой компьютеров пятого поколения стали очень большие масштабные интегрированные устройства, которые содержат сотни тысяч элементов на квадратном сантиметре.
       В 1980 г. японское правительство и некоторые фирмы объявили десятилетнюю программу создания компьютерной системы пятого поколения, которое должна была базироваться на использовании искусственного интеллекта, экспертных систем и естественного языка общения. Эту программу назвали «японским вызовом», поскольку авангардная роль в области компьютерной техники сегодня належит США.
       Ну а сейчас, можно выделить, ещё пять поколений персонального PENTIUMа плюс новая оперативка, беспроводная связь, управление голосом, передача запаха, 200 гигабайт в кармане и 20 на одном диске, размер калькулятора…
       Но Вы же сами понимаете- совершенству нет предела!!!

Сайт компьютерного и сладкого

Сайт управляется системой uCoz

Выберите раздел сайтаВсе о компьютереПлатный компьютерный разделВсе о вкусномПлатный вкусный разделКарта сайтаДрузья и партнеры нашего сайтаКонтактные формальности

История сервисного центра вычислительной техники

В октябре 1973 года на базе ЭВМ среднего класса М-222 был создан отдел технических средств лаборатории математических методов оптимального проектирования. Элементная база данной ЭВМ была характерна для машин второго поколения, однако по организации работ и математическому обеспечению она уже приближалась к машинам третьего поколения. Быстродействие «М-222М» составляло 27 тысяч операций в секунду, объем оперативной памяти — 16384 слова. Имелась внешняя память на магнитных лентах и магнитном барабане.

В 1975 году наш институт был определен в качестве головной организации по САПР. Научным руководителем программы САПР в вузе стал доктор технических наук, профессор А.И. Половинкин, основатель и руководитель созданной в 1971 году республиканской научно-исследовательской лаборатории математических методов оптимального проектирования (ЛММОП). На основе разработок ЛММОП были созданы новые кафедры: технической кибернетики (заведующий, доцент Б.Ф.Лаврентьев), автоматизации проектирования (заведующий, доцент B.C.Трахтенберг), прикладной математики (заведующий, профессор А.И. Половинкин). Была открыта новая специальность «Конструирование электронно-вычислительной аппаратуры». Первым начальником УВЦ-ИВЦ работал Ю.Ц. Файтельсон (на фотографии — крайний слева)

Учебно-вычислительный центр ЛММОП являлся одним из ведущих коллективов в системе Минвуза РСФСР, занимающихся разработкой средств и методов машинной графики в автоматизированном проектировании.

В 1978-1979 годах на базе двух дисплейных станций ЕС-7906 был открыт первый в институте дисплейный класс. 97 учебных дисциплин использовали УВЦ в учебном процессе. В институте действовали подсистемы АСУ: «Абитуриент», «Расписание», «Сессия», «Текущая успеваемость», «НИР», «Стипендия», «Заработная плата», что способствовало повышению качества управленческой деятельности ректората. В первое десятилетие своей работы УВЦ выполнял еще и функции зонального вычислительного центра.

В последующем для увеличения общей производительности ЭВМ и создания новых дисплейных классов, используемых в учебном процессе, были приобретены ЭВМ ЕС-1022, ЕС-1033, ЕС-1045, оснащенные дисковой операционной системой ДОС ЕС. Ввод этих машин поставил новые задачи как перед сотрудниками ИВЦ, так и перед пользователями, потому что идеология организации и использования машин единой серии, разработанных по аналогии с наиболее распространенными тогда на Западе ЭВМ серии 360 фирмы «IBM», принципиально отличалась от машин предыдущих поколений, являвшихся оригинальными отечественными разработками. Появилась, в частности, возможность работать с получившими к тому времени признание во всем мире языками программирования высокого уровня: «Фортран», «ПЛ/1», «Кобол», а также с популярными библиотеками прикладных программ. В 1987-1992г.г. использование диалогового режима больших ЕС ЭВМ в учебном процессе и НИР достигло апогея.

Начиная с 1989 года, на вычислительном центре начали создаваться компьютерные классы персональных ЭВМ на базе отечественных «Искра1030» и зарубежных IBM PC.

Наряду с обеспечением учебного процесса и научно-исследовательских работ сотрудники ВЦ постоянно занимались разработкой и эксплуатацией автоматизированной системы управления (АСУ) вузом.

В связи с возросшими требованиями к использованию средств вычислительной техники, и новыми учебными планами, перед ВЦ была поставлена задача обеспечить возможность работы студентов, преподавателей и научных сотрудников всех специальностей института. В рамках имевшегося к тому времени парка ЭВМ, сосредоточенного на ИВЦ, это оказалось практически невыполнимым. Поэтому рабочие места, оборудованные персональными компьютерами, стали создаваться во всех структурных подразделениях Университета.

Большой вклад в развитие ИВЦ внес его второй руководитель — Ю.К. Ясновский. Пройдя все азы советской науки, и получив немалый практический опыт в научно-исследовательских экспедициях, он привнес полученные знания в продолжение идей основателей нашего Центра. В тяжелые постперестроечные, «лихие» 90-ые годы, не дал разрушить сплоченный коллектив, потерять накопленный десятилетиями потенциал знаний и практического опыта сотрудников ИВЦ.

Через СЦВТ (ИВЦ) прошел не один десяток специалистов, продолжающих свою деятельность в самых различных областях нашей экономики, от простого рабочего до министра. Действующие и бывшие сотрудники СЦВТ. День 30-летия со дня образования Центра

В настоящее время СЦВТ обслуживает 21 общеуниверситетский компьютерный класс, общее количество рабочих мест, в которых, приближается к тремстам. Все компьютеры работают в составе корпоративной сети и имеют выход в Internet.

3.1. Поколения ЭВМ. Основы информатики: Учебник для вузов

3.1. Поколения ЭВМ

В соответствии с элементной базой и уровнем развития программных средств выделяют четыре реальных поколения ЭВМ, краткая характеристика которых приведена в таблице 1.

Таблица 1

ЭВМ первого поколения обладали небольшим быстродействием в несколько десятков тыс. оп./сек. В качестве внутренней памяти применялись ферритовые сердечники.

Основной недостаток этих ЭВМ – рассогласование быстродействия внутренней памяти и АЛУ и УУ за счет различной элементной базы. Общее быстродействие определялось более медленным компонентом – внутренней памятью – и снижало общий эффект. Уже в ЭВМ первого поколения делались попытки ликвидировать этот недостаток путем асинхронизации работы устройств и введения буферизации вывода, когда передаваемая информация «сбрасывается» в буфер, освобождая устройство для дальнейшей работы (принцип автономии). Таким образом, для работы устройств ввода-вывода использовалась собственная память.

Существенным функциональным ограничением ЭВМ первого поколения являлась ориентация на выполнение арифметических операций. При попытках приспособления для задач анализа они оказывались неэффективными.

Языков программирования как таковых еще не было, и для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или ассемблеры. Это усложняло и затягивало процесс программирования. К концу 50-х годов средства программирования претерпевают принципиальные изменения: осуществляется переход к автоматизации программирования с помощью универсальных языков и библиотек стандартных программ. Использование универсальных языков повлекло возникновение трансляторов.

Программы выполнялись позадачно, т. е. оператору надо было следить за ходом решения задачи и при достижении конца самому инициировать выполнение следующей задачи.

Начало современной эры использования ЭВМ в нашей стране относят к 1950 году, когда в институте электротехники АН УССР под руководством С.А. Лебедева была создана первая отечественная ЭВМ под названием МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина. В течение первого этапа развития средств вычислительной техники в нашей стране создан ряд ЭВМ: БЭСМ, Стрела, Урал, М-2.

Второе поколение ЭВМ – это переход к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ.

Получает дальнейшее развитие принцип автономии – он реализуется уже на уровне отдельных устройств, что выражается в их модульной структуре. Устройства ввода-вывода снабжаются собственными УУ (называемыми контроллерами), что позволило освободить центральное УУ от управления операциями ввода-вывода.

Совершенствование и удешевление ЭВМ привели к снижению удельной стоимости машинного времени и вычислительных ресурсов в общей стоимости автоматизированного решения задачи обработки данных, в то же время расходы на разработку программ (т. е. программирование) почти не снижались, а в ряде случаев имели тенденции к росту. Таким образом, намечалась тенденция к эффективному программированию, которая начала реализовываться во втором поколении ЭВМ и получает развитие до настоящего времени.

Начинается разработка на базе библиотек стандартных программ интегрированных систем, обладающих свойством переносимости, т. е. функционирования на ЭВМ разных марок. Наиболее часто используемые программные средства выделяются в ППП для решения задач определенного класса.

Совершенствуется технология выполнения программ на ЭВМ: создаются специальные программные средства – системное ПО.

Цель создания системного ПО – ускорение и упрощение перехода процессором от одной задачи к другой. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программы за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Этот элемент жив до сих пор: так называемые пакетные (или командные) файлы MS DOS есть не что иное, как пакеты заданий (расширение в их имени bat является сокращением от английского слова batch, что означает пакет).

К отечественным ЭВМ второго поколения относятся «Проминь», «Минск», «Раздан», «Мир».

В 70-х годах возникают и развиваются ЭВМ третьего поколения. В нашей стране это ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ. Данный этап – переход к интегральной элементной базе и создание многомашинных систем, поскольку значительного увеличения быстродействия на базе одной ЭВМ достичь уже не удавалось. Поэтому ЭВМ этого поколения создавались на основе принципа унификации, что позволило комплексировать произвольные вычислительные комплексы в различных сферах деятельности.

Расширение функциональных возможностей ЭВМ увеличило сферу их применения, что вызвало рост объема обрабатываемой информации и поставило задачу хранения данных в специальных базах данных и их ведения. Так появились первые системы управления базами данных – СУБД.

Изменились формы использования ЭВМ: введение удаленных терминалов (дисплеев) позволило широко и эффективно внедрить режим разделения времени и за счет этого приблизить ЭВМ к пользователю и расширить круг решаемых задач.

Обеспечить режим разделения времени позволил новый вид операционных систем, поддерживающих мультипрограммирование. Мультипрограммирование – это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок внутренней памяти, называемый разделом. Мультипрограммирование нацелено на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины, поэтому такие операционные системы носили интерактивный характер, когда в процессе диалога с ЭВМ пользователь решал свои задачи.

С 1980 года начался современный, четвертый этап, для которого характерны переход к большим интегральным схемам, создание серий недорогих микро ЭВМ, разработка суперЭВМ для высокопроизводительных вычислений.

Наиболее значительным стало появление персональных ЭВМ, что позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки «дружественного» программного обеспечения. Возникают операционные системы, поддерживающие графический интерфейс, интеллектуальные пакеты прикладных программ, операционные оболочки. В связи с возросшим спросом на программное обеспечение совершенствуются технологии его разработки – появляются развитые системы программирования, инструментальные среды пользователя.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных операционных систем. В сетевых операционных системах хорошо развиты средства защиты информации от несанкционированного доступа. Распределенные операционные системы обладают схожими с сетевыми системами функциями работы с файлами и другими ресурсами удаленных компьютеров, но там слабее выражены средства защиты.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Ответы на вопрос «Поколения вычислительных машин. Аналоговые и цифровые вычислительные …»

Четвертое поколение ЭВМ 1974 – 1982

Новым этапом для развития ЭВМ послужили большие интегральные схемы (БИС). Элементная база компьютеров четвертого поколения это БИС. Стремительное развитие электроники, позволило разместить на одном кристалле тысячи полупроводников. Такая миниатюризация привела к появлению недорогих компьютеров. Небольшие ЭВМ могли разместиться на одном письменном столе. Именно в эти годы зародился термин «Персональный компьютер». Исчезают огромные дорогостоящие монстры. За одним таким компьютером, через терминалы, работало сразу несколько десятков пользователей. Теперь. Один человек – один компьютер. Машина стала, действительно персональной.

Характеристики ЭВМ четвертого поколения

· Мультипроцессорность

· Языки высокого уровня

· Компьютерные сети

· Параллельная и последовательная обработка данных

Первым мини-компьютером считают PDP-8 корпорации DEC. Эта машина создавалась для управления ядерным реактором. Но она стала популярна на частных производственных предприятий и в высших учебных заведениях. Ее массовый выпуск начался 1965 году и к началу 70-х количество этих ЭВМ превысило 100 000 штук. Важный переход от мини-компьютеров к микро-компьютерам, это создание микропроцессора. Благодаря БИС стало возможным разместить все основные элементы центрального процессора на одном кристалле. Первым микропроцессором стал Intel-4004 созданный 1971 г. Он содержал в себе более двух тысяч полупроводников, которые разместились на одной подложке. В одной интегральной схеме разместились арифметическое — логическое устройство и управляющее устройство.

Одним из первых персональных компьютеров четвертого поколения считается Altair-8800. Созданный на базе микропроцессора Intel-8080. Его появление стимулировало рост периферийных устройств, компиляторов высокого уровня.

Интегральные схемы можно классифицировать по количеству элементов размещенных на одном кристалле:

· ПИС – (Простые интегральные схемы) до 10 элементов

· МИС – (Малые интегральные схемы) до 100 элементов

· СИС – (Средние интегральные схемы) до 1 000 элементов

· БИС – (Большие интегральные схемы) до 10 000 элементов

· СБИС – (Сверхбольшие интегральные схемы) до 1 000 000 элементов

· УБИС – (Ультрабольшие интегральные схемы) до 1 000 000 000 элементов

· ГБИС – (Гигабольшие интегральные схемы) свыше 1 000 000 000 элементов

Большая интегральная схема – усовершенствованный потомок простой интегральной схемы. Которая являлась одним из основных элементов предыдущего поколения. Большой, ее называют, не потому что интегральная схема большая, а потому что в ней высокая степень интеграции.

Процесс изготовления БИС выглядит следующим образом. Над кристаллом наносится светочувствительный слой фоторезист. Который в дальнейшем засвечивается над шаблоном. После этого негатив проявляют. Удаляют те области которые засвечены. В образовавшиеся пробелы фоторезиста вводят примеси. После отжига кристалла проводят аналогичные операции используя при этом разные фотошаблоны. Каждый шаблон отвечает за образование определенной группы элементов интегральной схемы. В заключительной стадии изготовления БИС применяются фотошаблоны, которые формируют алюминиевые дорожки для соединения цепей сложной конфигурации. БИС стали одними из первых продуктов электроники которые выпускаются только серийно.

В дальнейшем стали выпускаться программно-управляемые БИС. Функции такой схемы меняются в зависимости от программы, которая тоже напыляется на отдельном кристалле. Данная БИС состоит из операционной части и программы. Ввод программы в БИС, настраивает ее на определенный класс задач. Одна и та же интегральная схема может работать и как арифметическое устройство и как управляющее устройство.

Применение БИС дало резкое улучшение основных показателей скорости работы и надежности. Такая высокая степень интеграции, привела к уменьшению числа монтажных операций, уменьшила количество внешних соединений, которые изначально не надежные. Это очень способствовало уменьшению размеров, стоимости и повышению надежности.

Однако появление БИС привело и к появлению проблем. Одна из главных это проблема теплоотвода. Чем выше степень интеграции схемы тем выше тепловыделение. Требуется постоянное охлаждение, без которого интегральная схема перегреться и сгорит. Существует также проблемы: межсоединений элементов, контроля параметров. Большие интегральные схемы уже начали применять в третьем поколении. Пример System/360.

Проводя исследования удалось создать модели интегральных схем. Которые работают со скоростью в несколько миллиардов операций в секунду. При создании опытных образцов выяснилось, что невозможно пустить их в серийное производство. Оказывается при современном развитии техники достижение таких скоростей невозможно вообще. И проблема не в инженерных решениях. А в необходимости достижения абсолютно чистых химических материалах, однородности кристалла, стабильных температурных режимах. Взаимодействие электрических полей внутри кристалла.

Кроме изменения технической базы четвертого поколения ЭВМ, изменилось и направление создания этих машин. Они проектировались с расчетом на применение языков программирования высокого уровня, многие на аппаратном уровне были спроектированы под определенные операционные системы.

Один из самых популярных компьютеров четвертого поколения это IBM System/370. Который в отличи от своего предшественника третьего поколения System/360, имел более мощную систему микрокоманд и большие возможности низкоуровневого программирования. В машинах серии System/370 программно была реализована виртуальная память. Когда часть дискового пространства отводилась для использования хранения временных данных. Тем самым эмулировалась оперативная память. У конечного пользователя создавалась впечатление, что ресурсов у машины больше чем есть на самом деле.

Технические характеристики ЭВМ четвертого поколения

· Применение модульности для создания программного обеспечения

· Средняя задержка сигнала 0.7 нс/вентиль

· Впервые модули операционной системы начали реализовывать на аппаратном уровне

· Базовым элементом оперативной памяти стал полупроводник. Чтение запись 100-150 нс.

К четвертому поколению советских ЭВМ можно отнести: ЕС-1015, ЕС-1025, ЕС-1035, ЕС-1045, ЕС-1055, ЕС-1065. Персональные компьютеры, которые стали популярны в быту: Электроника-85, Искра-226, ЕС-1840, ЕС-1841, ЕС-1842. К этому поколению относиться и многопроцессорный компьютер «Эльбрус». Применяемый на производстве и машиносчетных станциях. Позже его сменил «Эльбрус-2». Вычислительная мощность этой машины, для четвертого поколения, была очень велика. Он имел порядка 64 мегабайт оперативной памяти, мог выполнять до 5 миллионов операций, с плавающей точкой, в секунду. Пропускная способность шины до 120 Мб/с.

ЭВМ четвертого поколения являются машинами массового применения. Они способны заменить ЭВМ предыдущего поколения во всех сферах человеческой деятельности. В управлении технологическими процессами предприятий, торговле, инженерных расчетах, справочных центров, регулировании транспортного движения, билинговых системах.

Тесты для педагогов по всем школьным предметам с ответами

Тиры размножения. Митоз

Тестовые задания с ответами составлены в соответствии с обязательным минимумом содержания образования. Тест поможет учащимся развить навыки выполнения заданий различного типа.

Творческий проект

Данный тест направлен на закрепление пройденных тем по блоку «Творческий проект» для 5 класса (уч. А.Т. Тищенко, Н.В. Синица, Вентана-Граф)

Энергетический обмен

Фотосинтез

Обмен веществ. Биосинтез белка.

Строение клетки

Химический состав клетки

Тестовые задания с ответами составлены в соответствии с обязательным минимумом содержания образования. Тест поможет учащимся развить навыки выполнения различного типа.

Введение в основы общей биологии

Тестовые задания составлены в соответствии с обязательным минимумом содержания образования. Тест может быть использован для закрепления и проверки знанийучащихся.

Внешнее и внутреннее строение корня

Тестовые задания с ответами составлены в соответствии с обязательным минимумом содержания образования. Тест может быть использован для закрепления и проверки знаний учащихся.

Музыкальная деятельность

Тест может использоваться как для проверки уровня усвоения материала в рамках занятий в музыкальной школы, так и для для расширения кругозора.

Все поколения эвм таблица. Первое поколение эвм

Компьютерная грамотность предполагает наличие представления о пяти поколениях ЭВМ, которое Вы получите после ознакомления с данной статьей.

Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Фотографии в фотоальбоме по истечении определенного срока показывают, как изменился во времени один и тот же человек. Точно так же поколения ЭВМ представляют серию портретов вычислительной техники на разных этапах ее развития.

Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

ЭВМ первого поколения

Онибыли ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.

Например, одна из первых ЭВМ – представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.

Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор .

ЭВМ второго поколения

Транзисторы

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.

ЭВМ третьего поколения

Это поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС) .

Микросхемы

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.

Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС) , где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Микропроцессор

В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике.

Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.

ЭВМ четвертого поколения

Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2.

Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.

С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.

ЭВМ пятого поколения

Они будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ :

1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.
2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.
3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).
4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).

Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились.

В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты.

Можно выделить общие тенденции развития компьютеров:

Увеличение количества элементов на единицу площади.
Уменьшение размеров.
Увеличение скорости работы.
Снижение стоимости.
Развитие программных средств, с одной стороны, и упрощение, стандартизация аппаратных – с другой.

Нулевое поколение. Механические вычислители

Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.

В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина , хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.

В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.

Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)

Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду.

Особенности:

Поскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры.
Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы.
Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы.

Примеры компьютеров:

Колоссус – секретная разработка британского правительства (в разработке принимал участие Алан Тьюринг). Это первый в мире электронный компьютер, хотя и не оказавший влияние на развитие компьютерной техники (из-за своей секретности), но помог победить во Второй мировой войне.

Эниак . Создатели: Джон Моушли и Дж. Преспер Экерт. Вес машины 30 тонн. Минусы: использование десятичной системы счисления; множество переключателей и кабелей.

Эдсак . Достижение: первая машина с программой в памяти.

Whirlwind I . Слова малой длины, работа в реальном времени.

Компьютер 701 (и последующие модели) фирмы IBM. Первый компьютер, лидирующий на рынке в течение 10 лет.

Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)

Быстродействие: сотни тысяч операций в секунду.

По сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра.

Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея.

Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров.

Компьютер 6600 фирмы CDC, который разработал Сеймур Крей, имел преимущество над другими компьютерами того времени – это его быстродействие, которое достигалось за счет параллельного выполнения команд.

Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)

Быстродействие: миллионы операций в секунду.

Интегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.

Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи).

Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Впервые большое внимание совместимости уделила компания IBM.

Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора).

Дальнейшее развитие миникомпьютеров ().

Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

Быстродействие: сотни миллионов операций в секунду.

Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией.

В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple , разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер на процессоре Intel.

Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.

Пятое поколение?

Сюда относят неудавшийся проект Японии (хорошо описан в Википедии). Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры.

Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двухядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года.

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) представляет собой устройство для обработки информации. Под обработкой информации понимается процесс преобразования исходных данных в результатные.

Принципиальным признаком современных ЭВМ, отличающим их от всех ранее применяемых средств вычислительной техники, является их способность работать автоматически по заданной программе без непосредственного участия человека в вычислительном процессе.

ЭВМ – наиболее эффективное средство для решения экономических задач. Применение ЭВМ позволяет: повысить уровень автоматизации управленческого труда; уменьшить время на получение необходимых решений; резко уменьшить количество ошибок при расчетах; увеличить надежность работы управленческого персонала; дает возможность увеличить объем перерабатываемой информации; заниматься поиском оптимальных решений; выполнять функции контроля результатов; передавать данные на расстояние; создавать автоматизированные банки данных; производить анализ данных в процессе обработки информации и т.д.

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.

К ПЕРВОМУ ПОКОЛЕНИЮ (1945-1955) относят машины, построенные на электронных лампах накаливания . Эти машины стоили очень дорого, занимали огромные площади, были не совсем надежны в работе, имели маленькую скорость обработки информации и могли хранить очень мало данных. Каждая машина имеет свой язык, нет ОС. Использовались перфокарты, перфоленты, магнитные ленты.Создавались они в единичных экземплярах и использовались в основном для военных и научных целей. В качестве типичных примеров машин первого поколения можно указать американские компьютеры UNIVAC, IBM-701, IBM-704, а также советские машины БЭСМ и М-20. Типичная скорость обработки данных для машин первого поколения составляла 10-20 тысяч операций в секунду.

Ко ВТОРОМУ ПОКОЛЕНИЮ (1955-1965) относят машины, построенные на транзисторных элементах. У этих машин значительно уменьшились стоимость и габариты, выросли надежность, скорость работы и объем хранимой информации. Скорость обработки данных у машин второго поколения возросла до 1 миллиона операций в секунду. Появились первые ОС, первые языки программирования: Фортон (1957), Алгон (1959). Средства хранения информации: магнитные барабаны, магнитные диски. Представители: IBM 604, 608, 702.

Машины ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ (1965-1980) выполнены на интегральных схемах. Площадь такой схемы порядка одного квадратного миллиметра, но по своим функциональным возможностям интегральная схема эквивалентна сотням и тысячам транзисторных элементов. Из-за очень маленьких размеров и толщины интегральную схему иногда называют микросхемой , а также чипом (chip — тонкий кусочек). Благодаря переходу от транзисторов к интегральным схемам изменились стоимость, размер, надежность, скорость и емкость машин. Это машины семейства IBM/360. Популярность этих машин оказалась настолько велика, что во всем мире их стали копировать или выпускать похожие по функциональным возможностям и совпадающие по способам кодирования и обработки информации. Причем программы, подготовленные для выполнения на машинах IBM, с успехом выполнялись на их аналогах, так же как и программы, написанные для выполнения на аналогах, могли быть выполнены на машинах IBM. Такие модели машин принято называть программно-совместимыми. В нашей стране такой программно-совместимой с семейством IBM/360 была серия машин ЕС ЭВМ, в которую входило около двух десятков различных по мощности моделей. Начиная с третьего поколения вычислительные машины становятся повсеместно доступными и широко используются для решения самых различных задач. Характерным для этого времени является коллективное использование машин, так как они все еще достаточно дороги, занимают большие площади и требуют сложного и дорогостоящего обслуживания. Носителями исходной информации все еще являются перфокарты и перфоленты, хотя уже значительный объем информации сосредотачивается на магнитных носителях — дисках и лентах. Скорость обработки информации у машин третьего поколения достигала нескольких миллионов операций в секунду. Появились оперативные памяти – сотни Кб. Языки программирования: Бейсик (1965), Паскаль (1970), Си (1972). Появилась совместимость программ.

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ (1980- настоящее время). Происходит переход от обычных интегральных схем к большим интегральным схемам и сверхбольшим (БИС и СБИС). Если обычные интегральные схемы эквивалентны тысячам транзисторных элементов, то большие интегральные схемы заменяют уже десятки и сотни тысяч таких элементов. Среди них следует упомянуть семейство машин IBM/370, а также модель IBM 196, скорость которой достигла 15 миллионов операций в секунду. Отечественными представителями машин четвертого поколения являются машины семейства «Эльбрус». Отличительная черта четвертого поколения — наличие в одной машине нескольких (обычно 2-6, иногда до нескольких сотен и даже тысяч) центральных, главных устройств обработки информации — процессоров, которые могут дублировать друг друга или независимым образом выполнять вычисления. Такая структура позволяет резко повысить надежность машин и скорость вычислений. Другая важная особенность — появление мощных средств, обеспечивающих работу компьютерных сетей. Это позволило впоследствии создавать и развивать на их основе глобальные, всемирные компьютерные сети. Появились суперкомпьютеры (космические аппараты), персональные компьютеры. Появились пользователи-непрофессионалы. Оперативная память до нескольких Гб. Многопроцессорные системы, компьютерные сети, мультимедиа (графика, анимация, звук).

В компьютерах ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ произойдет качественный переход от обработки данных к обработке знаний. Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них – это традиционный компьютер. Но теперь он лишен связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемый термином «интеллектуальный интерфейс». Его задача – понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.

Электронно-вычислительные виды машин в нашей стране делятся на несколько поколений. Определяющими признаками при отнесении устройств к определенному поколению служат их элементы и разновидности таких важных характеристик, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Деление ЭВМ является условным — есть немалое количество моделей, которые, по одним признакам, относятся к одному, по другим — к другому виду поколения. В результате эти виды ЭВМ могут относиться к различным этапам развития техники электронно-вычислительного типа.

Первое поколение ЭВМ

Развитие ЭВМ разделяется на несколько периодов. Поколение устройств каждого периода имеет отличия друг от друга элементными базами и обеспечением математического типа.

1 поколение ЭВМ (1945-1954) — электронно-вычислительные машины на лампах электронного типа (подобные были в телевизорах первых моделей). Это время можно назвать эпохой становления такой техники.

Большая часть машин первого вида поколения называлась экспериментальными типами устройств, которые создавались с целью проверки одних или других положений теорий. Размер и вес компьютерных агрегатов, которые часто нуждались в отдельных зданиях, давно превратились в легенду. Введение чисел в первые машины производилось при помощи перфокарт, а программные управления последовательностями выполнимости функций осуществлялись, к примеру, в ENIAC, как в машинах счетно-аналитического типа, при помощи штекеров и видов наборного поля. Несмотря на то что подобный метод программирования требовал множества времени для того, чтобы подготовить машину — для соединений на наборных полях (коммутационной доске) блоков он давал все возможности для реализации счетных «способностей» ENIAC’а, и с большой выгодой имел отличия от метода программной перфоленты, который характерен для устройств релейного типа.

Как работали эти агрегаты

Сотрудники, которые были приписанными к данной машине, постоянно находились возле нее и осуществляли наблюдение за работоспособностью электронных ламп. Но, как только перегорала хотя бы одна лампа, ENIAC сразу же поднимался, и наставали хлопоты: все в спешке осуществляли поиск сгоревшей лампы. Главной причиной (может быть, и не точной) очень частой замены ламп была следующая: тепло и свечение ламп привлекали мотыльков, они залетали внутрь машины и способствовали возникновению короткого замыкания. Таким образом, 1 поколение ЭВМ было крайне уязвимым относительно внешних условий.

Если вышесказанное является правдой, то термин «жучки» («баги»), под которым подразумеваются ошибки в программном и аппаратном оборудовании компьютерной техники, набирает уже новое значение. Когда все лампы находились в рабочем состоянии, инженерный персонал мог сделать настройку ENIAC на какую-либо задачу, изменив вручную подключения 6 000 проводов. Все провода нужно было снова переключать, если требовалась задача другого типа.

Самые первые серийные машины

Первой серийно выпускавшейся ЭВМ первого поколения стал компьютер UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Разработчиками данного компьютера были: Джон Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert). Это был первый тип электронного цифрового компьютера общего назначения. UNIVAC, работы по разработкам которого начались в 1946 году и завершились в 1951, обладал временем сложений 120 мкс, умножений — 1800 мкс и делений — 3600 мкс.

Данные машины занимали много площади, использовали множество электроэнергии и состояли из огромной численности ламп электронного типа. К примеру, машина «Стрела» имела 6400 таких ламп и 60 тысяч штук диодов полупроводникового типа. Быстродействия этого поколения ЭВМ не превышали 2-3 тысяч операций в секунду, объемы оперативной памяти были не больше 2 Кб. Только машина «М-2» (1958) имела оперативную память 4 Кб, а быстродействие ее было 20 тысяч операций в секунду.

ЭВМ второго поколения — существенные отличия

В 1948 году физиками-теоретиками Джоном Бардиным и Уильямом Шокли, вместе с ведущим экспериментатором фирмы «Белл телефон лабораториз» Уолтером Браттейном, был создан первый действующий транзистор. Это был прибор точечно-контактного типа, в котором три металлических «усика» имели контакт с бруском из поликристаллического материала. Таким образом, поколения ЭВМ начали совершенствоваться уже в то далекое время.

Первые виды компьютеров, которые работали на основе транзисторов, отмечают свое появление в конце 1950 годов, а к середине 1960 годов были создано внешние типы устройств с более компактными функциями.

Особенности архитектуры

Одной из удивительных способностей транзистора является то, что он один может осуществлять работу за 40 ламп электронного типа, и даже в этом случае иметь большую скорость работы, выделять минимальное количество теплоты, и практически не употреблять электрические ресурсы и энергию. Вместе с процессами замены ламп электрического типа на транзисторы усовершенствовались способы сохранения информации. Произошло увеличение объема памяти, а магнитная лента, которая впервые была применена в ЭВМ первого поколения UNIVAC, начала использоваться как для введения, так и для выведения информации.

В середине 1960 годов применялось сохранение информации на дисках. Огромные виды достижений в архитектуре компьютеров позволяли получить быстрые действия в миллион операций в секунду! Например, к транзисторным компьютерам 2 поколения ЭВМ можно отнести «Стретч» (Англия), «Атлас» (США). В тот период Советский Союз также выпускал не уступающие вышеуказанным устройствам (к примеру, «БЭСМ-6»).

Создание ЭВМ, которые построены с помощью транзисторов, стало причиной уменьшения их габаритов, масс, затрат энергии и цены на них, а также увеличило надежность и производительность. Это поспособствовало расширению круга пользователей и номенклатуры решаемых задач. Учитывая улучшенные характеристики, которыми обладало 2 поколение ЭВМ, разработчики начали создавать алгоритмические виды языков для инженерно-технического (к примеру, АЛГОЛ, ФОРТРАН) и экономического (к примеру, КОБОЛ) вида расчетов.

Значение ОС

Но даже на этих этапах главной из задач технологий программирования было обеспечение экономии ресурсов — машинного времени и количества памяти. Для решения этой задачи начали создавать прототипы современных операционных систем (комплексы программ служебного типа, которые обеспечивают хорошие распределения ресурсов ЭВМ при исполнениях задач пользователя).

Виды первых операционных систем (ОС) способствовали автоматизации работы операторов ЭВМ, которая связана с выполнением заданий пользователя: ввод в устройство текстов программ, вызовы необходимых трансляторов, вызовы требуемых для программы библиотечных подпрограмм, вызовы компоновщика для размещения данных подпрограмм и программы основного типа в памяти ЭВМ, введение данных исходного типа и т. п.

Теперь, помимо программы и данных, в ЭВМ второго поколения нужно было вводить еще и инструкцию, где находилось перечисление этапов обработки и список сведений о программе и ее авторах. После этого в устройства начали вводить одновременно некоторое количество заданий для пользователей (пакеты с заданиями), в этих видах операционных систем нужно было распределить типы ресурсов ЭВМ между данными типами заданий — возник мультипрограммный режим для обработок данных (к примеру, пока происходит вывод результатов задачи одного типа, делаются расчеты для другого, и в память можно ввести данные для третьего типа задачи). Таким образом, 2 поколение ЭВМ вошло в историю появлением упорядоченных ОС.

Третье поколение машин

За счет созданий технологии производств интегральных микросхем (ИС) получилось добиться увеличений быстрого действия и уровней надежности полупроводниковых схем, а также уменьшения их размеров, потребляемых уровней мощности и стоимости. Интегральные виды микросхем состоят из десятков элементов электронного типа, которые собраны в прямоугольных пластинах кремния, и обладают длиной стороны не больше 1 см. Подобный тип пластины (кристаллов) размещают в пластмассовом корпусе небольших габаритов, размеры в котором можно определить только с помощью числа «ножек» (выводов от входа и выхода электронных схем, созданных на кристаллах).

Благодаря указанным обстоятельствам, история развития ЭВМ (поколения ЭВМ) сделала большой прорыв. Это дало возможность не только для повышения качества работы и снижения стоимости универсальных устройств, но и создать машины малогабаритного, простого, дешевого и надежного типа — мини-ЭВМ. Такие агрегаты сначала были предназначены для замены контроллеров аппаратно-реализованнных назначений в контурах управления какими-либо объектами, в автоматизированных системах управления процессами технологического типа, системах сборов и обработки данных экспериментального типа, различных управляющих комплексах на объектах подвижного типа и т. п.

Главным моментом в то время считались унификации машин с конструктивно-технологическими параметрами. Третье поколение ЭВМ начинает выпуски своих серий или семейств, совместимых типов моделей. Дальнейшие скачки развития математических и программных обеспечений способствуют созданиям программ пакетного типа для решаемости типовых задач, проблемно ориентированного программного языка (для решаемости задач отдельных категорий). Так впервые создаются программные комплексы — виды операционных систем (разработанные IBM), на которых и работает третье поколение ЭВМ.

Машины четвертого поколения

Успешное развитие электронных устройств привело к созданиям больших интегральных схем (БИС), где один кристалл имел пару десятков тысяч элементов электрического типа. Это способствовало тому, что появились новые поколения ЭВМ, элементная база которых имела большой объем памяти и малые циклы для выполнения команд: использование байтов памяти в одной машинной операции начало резко понижаться. Но, так как затраты на программирование практически не имели сокращений, то на первый план ставились задачи экономии ресурсов человеческого, а не машинного типа.

Создавались операционные системы новых видов, которые позволяли программистам делать отладки своих программ прямо за дисплеями ЭВМ (в диалоговом режиме), и это способствовало облегчению работы пользователей и ускорению разработок нового программного обеспечения. Этот момент полностью противоречил концепциям первичных этапов информационных технологий, которые использовали ЭВМ первого поколения: «процессором выполняется только тот объем работы обработок данных, который люди принципиально не могут выполнить, — массовый счет». Стали прослеживаться тенденции иного типа: «Все, что выполнимо машинами, они должны выполнять; людьми выполняется только та часть работ, которую невозможно автоматизировать».

В 1971 году была изготовлена большая интегральная схема, где полностью размещался процессор электронно-вычислительной машины простых архитектур. Стали реальными возможности для размещений в одной большой интегральной схеме (на одном кристалле) практически всех устройств электронного типа, которые не являются сложными в архитектуре ЭВМ, то есть возможности серийных выпусков простых устройств по доступным ценам (не учитывая стоимости устройств внешнего типа). Так было создано 4 поколение ЭВМ.

Появилось много дешевых (карманных клавишных ЭВМ) и управляющих устройств, которые обустроены на одной-единственной либо нескольких больших интегральных схемах, содержащих процессоры, объемы памяти и систему связей с датчиками исполнительного типа в объектах управления.

Программы, которые управляли подачами топлив в двигатели автомобилей, движениями электронных игрушек или заданными режимами стирок белья, устанавливались в память ЭВМ или при изготовлениях подобных видов контроллеров, или непосредственно на предприятиях, которые занимаются выпуском автомобилей, игрушек, стиральных машин и т. д.

На протяжении 1970 годов началось изготовление и универсальных вычислительных систем, которые состояли из процессора, объемов памяти, схем сопряжений с устройством ввода-вывода, размещенных в единой большой интегральной схеме (однокристальные ЭВМ) или в некоторых больших интегральных схемах, установленных на одной плате печатного типа (одноплатные агрегаты). В результате, когда 4 поколение ЭВМ получило распространение, происходило повторение ситуации, возникшей в 1960 годах, когда первые мини-ЭВМ забирали часть работ в больших универсальных электронно-вычислительных машинах.

Характерные свойства ЭВМ четвертого поколения

Мультипроцессорный режим.
Обработки параллельно-последовательного типа.
Высокоуровневые типы языков.
Появление первых сетей ЭВМ.

Технические характеристики этих устройств

Средние задержки сигналов 0,7 нс./в.
Основной вид памяти — полупроводниковый. Время выработок данных из памяти такого типа — 100-150 нс. Емкости — 1012-1013 символов.
Применение аппаратной реализации оперативных систем.
Модульные построения начали применяться и для средств программного типа.

Впервые персональный компьютер был создан в апреле 1976 года Стивом Джобсом, сотрудником фирмы Atari, и Стивеном Возняком, сотрудником фирмы Hewlett-Packard. На основе интегральных 8-битных контроллеров схемы электронной игры, они создали простейший, запрограммированный на языке BASIC, компьютер игрового типа «Apple», который имел огромные успехи. В начале 1977 года была зарегистрирована компания Apple Comp., и с того времени началось производство первых в мире персональных компьютеров Apple. История поколения ЭВМ отмечает это событие как наиболее важное.

В настоящее время фирма Apple занимается выпусками персональных компьютеров Macintosh, которые за большинством параметров превосходят виды компьютеров IBM PC.

ПК в России

В нашей стране в основном используют виды компьютеров IBM PC. Этот момент объясняется такими причинами:

До начала 90-х США не разрешали поставлять в Советский Союз информационные технологии передового типа, к каким и относились мощные компьютеры Macintosh.
Устройства Макинтош были намного дороже, чем IBM PC (в настоящее время они имеют примерно одинаковую стоимость).
Для IBM PC разработано множественное число программ прикладного типа и это облегчает их использование в самых различных сферах.

Пятый вид поколения ЭВМ

В поздние1980 годы история развития ЭВМ (поколения ЭВМ) отмечает новый этап — появляются машины пятого вида поколения. Возникновение этих устройств связывают с переходами к микропроцессорам. С точки зрения структурных построений характерны максимальные децентрализации управлений, говоря о программных и математических обеспечениях — переходы на работу в программной сфере и оболочке.

Производительность пятого поколения ЭВМ — 10 8 -10 9 операций за секунду. Для этого типа агрегатов характерна многопроцессорная структура, которая созданная на микропроцессорах упрощенных типов, которых применяется множественное количество (решающее поле или среда). Разрабатываются электронно-вычислительные типы машин, которые ориентированы на высокоуровневые типы языков.

В данный период существуют и применяются две противоположные функции: персонификации и коллективизации ресурсов (коллективные доступы к сети).

Из-за вида операционной системы, которая обеспечивает простоту общения с электронно-вычислительными машинами пятого поколения, огромной базы программ прикладного типа из различных сфер человеческой деятельности, а также низких цен ЭВМ становится незаменимой принадлежностью инженеров, исследователей, экономистов, врачей, агрономов, преподавателей, редакторов, секретарей и даже детей.

Развитие в наши дни

Про шестое и более новые поколения развития ЭВМ можно пока только мечтать. Сюда можно отнести нейрокомпьютеры (виды компьютеров, которые созданы на основе сетей нейронного типа). Они пока не могут существовать самостоятельно, но активным образом моделируются на компьютерах современного типа.

Учебник состоит из двух разделов: теоретического и практического. В теоретической части учебника изложены основы современной информатики как комплексной научно-технической дисциплины, включающей изучение структуры и общих свойств информации и информационных процессов, общих принципов построения вычислительных устройств, рассмотрены вопросы организации и функционирования информационно-вычислительных сетей, компьютерной безопасности, представлены ключевые понятия алгоритмизации и программирования, баз данных и СУБД. Для контроля полученных теоретических знаний предлагаются вопросы для самопроверки и тесты. Практическая часть освещает алгоритмы основных действий при работе с текстовым процессором Microsoft Word, табличным редактором Microsoft Excel, программой для создания презентаций Microsoft Power Point, программами-архиваторами и антивирусными программами. В качестве закрепления пройденного практического курса в конце каждого раздела предлагается выполнить самостоятельную работу.

Книга:

Таблица 1

Второе поколение ЭВМ – это переход к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ.

К отечественным ЭВМ второго поколения относятся «Проминь», «Минск», «Раздан», «Мир».

поколения компьютеров и первые электронные компоненты?

Что такое поколение компьютеров?

Компьютер — это машина, обрабатывающая данные или информацию в электронном виде. Он может хранить, извлекать и анализировать информацию. Теперь компьютер можно использовать для выполнения инструкций, отправки сообщений электронной почты, игры в онлайн-игры и просмотра веб-страниц. Также можно использовать редактирование или создание электронных таблиц, отчетов, а иногда даже видео. Тем не менее, разработка этой сложной структуры началась примерно в 1940 году с самого первого поколения компьютеров и с тех пор эволюционировала.Компьютерная революция всегда отмечалась как технологический прорыв, который коренным образом изменил уникальный способ работы компьютеров, в результате чего стали появляться все более компактные, дешевые, все более и более эффективные машины. Часто упоминается развитие компьютерных технологий применительно к различным типам вычислительных устройств. Компьютерная революция полностью изменила способ работы компьютеров, в результате чего компьютеры стали меньше, дешевле, эффективнее и безопаснее.

Первое поколение компьютеров:

Электронные лампы использовались в первых поколениях компьютеров. Эти компьютерные системы использовали вакуумные лампы в качестве цепей хранения и электромагнитных барабанов. Как следствие, они были очень массивными, занимали практически целые комнаты и стоили очень дорого в обслуживании. Все это были неэффективные материалы, которые обеспечивали высокие температуры, потребляли огромную энергию и, в конечном итоге, выделяли много тепла, которое приводило к постоянным сбоям. Эти машины первого века были ориентированы на «машинный язык» (это самый простой язык программирования, который компьютеры используют для общения).Информация зависела от бумажной ленты и перфокарт. Спектакль появился в изданиях. Двумя важными устройствами поколения были компьютеры UNIVAC и ENIAC.

Рисунок: 1 Вакуумная лампа

Компьютеры второго поколения:

Транзисторный компьютер, также называемый компьютером второго поколения, — это компьютер, в котором используются одиночные транзисторы, а не электронные лампы. … К 1947 году изобретение транзистора коренным образом изменило производство компьютеров.В телевизорах, телефонах и компьютерах транзистор дополнял устаревшую вакуумную лампу. Как следствие, компьютерное оборудование уменьшилось в размерах. В 1956 году на устройстве работал транзистор. Вместе с ранними разработками в области памяти на магнитных сердечниках транзисторы сделали компьютеры второго поколения более легкими, дешевыми, стабильными и гораздо более энергоэффективными, чем их аналоги. Первые суперкомпьютеры, расширенные IBM и LARC компанией Sperry-Rand, были самыми первыми крупномасштабными устройствами, в полной мере использовавшими преимущества этой транзисторной техники.Оба эти компьютера были созданы для лабораторий по исследованию атомной энергии и могли обрабатывать огромные объемы данных, что для атомных исследователей было весьма доступным навыком. Компьютеры были дорогими, и многие из них были слишком эффективны для вычислительных нужд бизнес-сообщества, что уменьшало их привлекательность. Когда-либо было построено только два LARC; один из Радиационных лабораторий Лоуренса в Ливерморе, Калифорния, будет называться сразу после устройства, а другой — в Соединенных Штатах.

Рисунок: 2. Транзистор

Третье поколение компьютеров:

Компьютеры третьего поколения были машинами, которые увеличили распространенность изобретения интегральной схемы (ИС). Насколько мы знаем сегодня, они были самым первым шагом в сторону компьютеров. Их ключевым нововведением было использование интегральных схем, которые позволили уменьшить их вес до размеров больших тостеров. Несмотря на это, они приобрели название микрокомпьютеров, потому что они очень маленькие по сравнению с компьютерами 2-го поколения, которые заполняли бы целые этажи и дома.К широко известным машинам того периода относятся также серия DEC PDP и серия компьютеров IBM-360. Компьютеры быстро стали намного доступнее, а затем разработчики, которые сочли это интересным, стали более популярными, что способствовало большему прогрессу в области компьютерного программирования, а также аппаратного обеспечения. Примерно в этот период несколько языков программирования высокого уровня, включая C, Pascal, COBOL и FORTRAN, начали использовать общедоступную среду. В этот период магнитное хранилище также стало более распространенным.

Рисунок: 3. Интегральная схема

Четвертое поколение компьютеров:

Временные рамки четвертого поколения были с 1971 по 1980 год. В компьютерах этого гена используются крупномасштабные встроенные схемы (СБИС). Такие схемы имеют 5000 транзисторов, а также другие компоненты схемы. Компьютеры четвертого поколения становятся все более мощными, компактными, надежными и доступными. Существует множество многочисленных дополнительных инструментов, включая такие, как разделение времени, создание сетей в реальном времени, использовались децентрализованные ОС четвертого поколения.Это поколение использует все языки высокого уровня, включая Java, C, C ++, PHP. Такие машины также могут быть использованы для включения в LSI (в массовом масштабе). Четвертое поколение — это расширение третьего поколения. Компьютеры первого поколения покрывали всю площадь комнаты, но новые компьютеры поместятся в руке. В этом поколении компьютеров используются микропроцессорные чипы. В четвертом поколении компьютеров использовалось объектно-ориентированное программирование. В объектно-ориентированном программировании есть разные языки, включая Java, Visual Basic и т. Д.Эти объектно-ориентированные приложения предназначены для решения определенных задач и не требуют дополнительных занятий. Он включает запросы и подстанции приложений. Первой компанией, которая может создать микрочипы, была Intel. IBM произвела первый домашний компьютер четвертого поколения. Такие машины должны были работать с минимальным количеством энергии. Четвертое поколение компьютеров было первым суперкомпьютером, который мог надежно проводить несколько вычислений. Такие суперкомпьютеры также использовались в телекоммуникациях.Возможность обработки расширена до многих гигабайт и даже терабайт данных.

Рисунок: 4. Микропроцессор

Пятое поколение компьютеров:

Проект пятого поколения — крупное японское исследовательское исследование, целью которого является создание новой формы компьютера к 1991 году. был запущен после долгих дискуссий о необходимости значительно более доступных компьютеров, которые будут распространяться «как воздух», чтобы воспользоваться преимуществами старения населения и личного развития, среди прочего.Люди из MITI, которые финансировали план, должны были иметь сильного маркетингового стратега, чтобы выбрать адрес проекта, потому что само название вызвало большой ажиотаж во всем мире. В стадии разработки будут компьютеры 5-го поколения, ориентированные на искусственный интеллект. Пятое поколение стремится создать компьютер, достаточно умен, чтобы учиться, самоорганизовываться и реагировать на реальный языковой ввод. Для этого исследования будут использоваться квантовые вычисления и квантовые и нанотехнологии.Поэтому мы можем предположить, что машины пятого века должны обладать силой человеческого разума.

Рисунок: 5. Искусственный интеллект

От ламп до транзисторов — История компьютеров 101: Развитие ПК

От ламп к транзисторам

От UNIVAC до новейших настольных ПК эволюция компьютеров продвигалась очень быстро. Компьютеры первого поколения были известны тем, что в их конструкции использовались электронные лампы.В следующем поколении будет использоваться транзистор гораздо меньшего размера и более эффективный.

From Tubes …

Любой современный цифровой компьютер в значительной степени представляет собой набор электронных переключателей. Эти переключатели используются для представления и управления маршрутизацией элементов данных, называемых двоичными цифрами (или битами) . Из-за включения или выключения двоичной информации и маршрутизации сигналов, используемых компьютером, требовался эффективный электронный переключатель. Первые электронные компьютеры использовали вакуумные лампы в качестве переключателей, и хотя лампы работали, у них было много проблем.

Три основных компонента базовой триодной вакуумной лампы.

Тип лампы, который использовался в ранних компьютерах, назывался триодом и был изобретен Ли Де Форестом в 1906 году. Он состоит из катода и пластины, разделенных управляющей сеткой, подвешенных в стеклянной вакуумной трубке. Катод нагревается докрасна электрической нитью накала, которая заставляет его испускать электроны, которые притягиваются к пластине. Управляющая сетка в центре может управлять этим потоком электронов. Делая его отрицательным, вы заставляете электроны отталкиваться обратно к катоду; делая его положительным, вы заставляете их привлекаться к тарелке.Таким образом, управляя током сети, вы можете управлять включением / выключением выхода пластины.

К сожалению, в качестве переключателя трубка оказалась неэффективной. Он потреблял много электроэнергии и выделял огромное количество тепла — серьезная проблема в более ранних системах. В первую очередь из-за выделяемого тепла, трубки были заведомо ненадежны — в более крупных системах одна выходила из строя каждые пару часов или около того.

… К транзисторам

Изобретение транзистора было одним из важнейших достижений, приведших к революции персональных компьютеров.Транзистор был изобретен в 1947 году и анонсирован в 1948 году инженерами Bell Laboratory Джоном Бардином и Уолтером Браттейном. Сотрудник Bell Уильям Шокли изобрел переходной транзистор несколько месяцев спустя, и все трое совместно разделили Нобелевскую премию по физике в 1956 году за изобретение транзистора. Транзистор, который по сути функционирует как твердотельный электронный переключатель, заменил менее подходящую вакуумную лампу. Поскольку транзистор был намного меньше и потреблял значительно меньше энергии, компьютерная система, построенная на транзисторах, также была намного меньше, быстрее и эффективнее, чем компьютерная система, построенная на электронных лампах.

Переход с ламп на транзисторы положил начало тенденции к миниатюризации, которая продолжается и по сей день. Сегодняшние небольшие портативные ПК (или нетбук, если хотите) и даже системы планшетных ПК, которые работают от батарей, обладают большей вычислительной мощностью, чем многие предыдущие системы, которые заполняли комнаты и потребляли огромное количество электроэнергии.

Несмотря на то, что на протяжении многих лет было разработано множество конструкций транзисторов, в современных компьютерах обычно используются металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET) .МОП-транзисторы изготовлены из слоев материалов, нанесенных на кремниевую подложку. Некоторые из слоев содержат кремний с определенными примесями, добавленными в результате процесса, называемого легированием или ионной бомбардировкой, тогда как другие слои включают диоксид кремния (который действует как изолятор), поликремний (который действует как электрод) и металл, который действует как провода для подключите транзистор к другим компонентам. Состав и расположение различных типов легированного кремния позволяют им действовать и как проводник, и как изолятор, поэтому кремний называется полупроводником.

МОП-транзисторы могут быть сконструированы как типа NMOS или PMOS , в зависимости от расположения используемого легированного кремния. Кремний, легированный бором, называется P-типом (положительным), потому что в нем отсутствуют электроны, тогда как кремний, легированный фосфором, называется N-типом (отрицательным), потому что он имеет избыток свободных электронов.

МОП-транзисторы имеют три соединения: исток, затвор и сток. Транзистор NMOS сделан с использованием кремния N-типа для истока и стока, с кремнием P-типа, помещенным между ними.Затвор расположен над кремнием P-типа, разделяя исток и сток, и отделен от кремния P-типа изолирующим слоем диоксида кремния. Обычно между кремнием N-типа и P-типа нет тока, что предотвращает прохождение электронов между истоком и стоком. Когда на затвор подается положительное напряжение, электрод затвора создает поле, которое притягивает электроны к кремнию P-типа между истоком и стоком. Это, в свою очередь, изменяет поведение этой области, как если бы это был кремний N-типа, создавая путь для прохождения тока и включая транзистор.”

NMOS-транзистор в разрезе.

Транзистор PMOS работает аналогичным, но противоположным образом. Кремний P-типа используется для истока и стока, а кремний N-типа расположен между ними. Когда на затвор подается отрицательное напряжение, электрод затвора создает поле, которое отталкивает электроны от кремния N-типа между истоком и стоком. Это, в свою очередь, изменяет поведение этой области, как если бы это был кремний P-типа, создавая путь для прохождения тока и включая транзистор.”

Когда полевые транзисторы NMOS и PMOS объединены в комплементарную схему, питание используется только при переключении транзисторов, что позволяет создавать плотные схемы с низким энергопотреблением. По этой причине практически все современные процессоры разработаны с использованием технологии CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

По сравнению с лампой, транзистор намного эффективнее переключателя и может быть уменьшен до микроскопических размеров. С момента изобретения транзистора инженеры стремились делать его все меньше и меньше.В 2003 году исследователи NEC представили кремниевый транзистор размером всего 5 нанометров (миллиардных долей метра). Другие технологии, такие как Graphene и углеродных нанотрубок , изучаются для производства транзисторов еще меньшего размера, вплоть до молекулярного или даже атомного масштаба. В 2008 году британские исследователи представили транзистор на основе графена толщиной всего 1 атом и шириной 10 атомов (1 нм), а в 2010 году исследователи IBM создали графеновые транзисторы, переключающиеся со скоростью 100 гигагерц, тем самым проложив путь для будущих чипов, более плотных и плотных. быстрее, чем это возможно с конструкциями на основе кремния.

Интегральные схемы: новое поколение

Третье поколение современных компьютеров известно тем, что использует интегральных схем вместо отдельных транзисторов. Джеку Килби из Texas Instruments и Роберту Нойсу из Fairchild приписывают изобретение интегральной схемы (ИС) в 1958 и 1959 годах. ИС представляет собой полупроводниковую схему , которая содержит более одного компонента на одной базе (или материал подложки) , которые обычно соединяются между собой без проводов.Первый прототип ИС, построенный Килби в TI в 1958 году, содержал только один транзистор, несколько резисторов и конденсатор на единой германиевой пластине, а также имел тонкие золотые «летающие провода» для их соединения. Однако из-за того, что подвесные тросы приходилось прикреплять по отдельности, такая конструкция была непрактичной в изготовлении. Для сравнения, Нойс запатентовал «планарную» конструкцию ИС в 1959 году, когда все компоненты рассеиваются или вытравлены на кремниевой основе, включая слой межсоединений из металлического алюминия.В 1960 году Fairchild построил первую планарную микросхему IC , состоящую из триггерной схемы с четырьмя транзисторами и пятью резисторами на круглой матрице размером всего около 20 мм ². Для сравнения: четырехъядерный процессор Intel Core i7 включает 731 миллион транзисторов (и множество других компонентов) на одном кристалле размером 263 мм ²!

Компьютер поколения

— обзор

1.1 Предварительная разработка ПК

Одно из первых проявлений компьютерных технологий произошло в США в 1880-х годах.Это произошло из-за того, что Конституция США требует, чтобы обследование проводилось каждые 10 лет. Поскольку население США увеличивалось, на подготовку статистики уходило все больше времени. К 1880-м годам казалось вероятным, что обзор 1880 года не будет завершен до 1890 года. Чтобы преодолеть это, Герман Холлерит (который работал на правительство) разработал машину, которая принимала перфокарты с информацией на них. Эти карты позволяли току проходить через отверстие, когда оно было.

Электромеханическая машина Холлерита была чрезвычайно успешной и использовалась во время переписей 1890 и 1900 годов. Он даже основал компанию, которая позже стала называться International Business Machines (IBM): CTR (Computer Tabulating Recording). К сожалению, бизнес Холлерита столкнулся с финансовыми трудностями, и его спас молодой продавец из CTR по имени Том Уотсон, который осознал потенциал продажи вычислительных машин на основе перфокарт американскому бизнесу. В конце концов он возглавил компанию Watson и в 1920-х годах переименовал ее в International Business Machines Corporation (IBM).После этого электромеханические машины были форсированы и усовершенствованы. Электромеханические компьютеры вскоре превратятся в электронные компьютеры с клапанами.

Первые электронно-вычислительные машины были разработаны независимо в 1943 году; это были «Гарвард Мк I» и Колосс. Colossus был разработан в Великобритании и использовался для взлома немецкой системы кодирования (шифр Лоренца), тогда как «Harvard Mk I» был разработан в Гарвардском университете и представлял собой электромеханический программируемый компьютер общего назначения.Это привело к появлению первого поколения компьютеров, в которых использовались электронные клапаны и перфокарты в качестве основного энергонезависимого хранилища.

Первый в мире большой электронный компьютер (1946 г.), содержащий 19 000 значений, был построен в Пенсильванском университете Джоном Эккертом во время Второй мировой войны. Он назывался ENIAC (Электронный числовой интегратор и компьютер) и прекратил работу в 1957 году. По сегодняшним меркам это был неуклюжий динозавр, и к моменту его демонтажа он весил более 30 тонн и занимал площадь более 1500 квадратных футов.Удивительно, но он также потреблял более 25 кВт электроэнергии (эквивалент мощности более 400 лампочек мощностью 60 Вт), но мог выполнять более 100 000 вычислений в секунду (что разумно даже по сегодняшним стандартам). К сожалению, он был ненадежным и проработал в среднем всего несколько часов, прежде чем необходимо было заменить клапан. Однако в те дни искать неисправности было проще, так как работающий клапан не светился и был холодным на ощупь.

Клапаны были в порядке и использовались во многих приложениях, таких как телевизоры и радиоприемники, но они были ненадежными и потребляли большое количество электроэнергии, в основном на нагревательный элемент на катоде.К 1940-м годам несколько ученых из Bell Laboratories исследовали материалы, называемые полупроводниками, такие как кремний и германий. Эти вещества лишь умеренно хорошо проводят электричество, но когда они легированы примесями, их сопротивление меняется. Из этой работы они сделали кристалл, называемый диодом, который работал как вентиль, но имел много преимуществ, в том числе то, что он не требовал вакуума и был намного меньше. Он также хорошо работал при комнатной температуре, требовал небольшого электрического тока и не имел времени на прогрев.Это было началом микроэлектроники.

Одна из величайших революций всех времен произошла в декабре 1948 года, когда Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин в Bell Labs создали транзистор, который мог действовать как триод. Он был сделан из кристалла германия с тонкой секцией p-типа, зажатой между двумя материалами n-типа. Вместо того, чтобы сообщать миру подробности о нем, Bell Laboratories более семи месяцев хранила свое изобретение в секрете, чтобы полностью понять его действие.Вскоре они подали заявку на патент на транзистор и 30 июня 1948 года наконец открыли миру транзистор. К сожалению, как и многие другие великие изобретения, оно привлекло мало внимания общественности и еще меньше освещения в прессе ( New York Times дало ему 4½ дюйма на странице 46). Надо сказать, что мало кто произвел такие глубокие изменения в мире, и Шокли, Браттейн и Бардин были заслуженно награждены Нобелевской премией в 1956 году. Чтобы извлечь выгоду из своего успеха, Шокли в 1955 году основал Shockley Semiconductor.Затем в 1957 году восемь инженеров решили, что они не могут работать в Shockley Semiconductor, и создали Fairchild Semiconductors, которая стала одной из самых изобретательных компаний в Кремниевой долине. К сожалению, большую часть времени Fairchild Semiconductors не в полной мере использовала свои разработки и была скорее инкубатором для многих новаторов в электронной промышленности. Примерно в то же время Кеннет Олсен основал Digital Equipment Corporation (DEC), которая вместе с IBM стала одной из ключевых компаний в компьютерной индустрии.

Ранее, в 1952 году, Дж. У. Даммер, эксперт по радиолокации из британского Королевского радиолокационного предприятия, представил документ, в котором предлагалось использовать твердый блок материалов для соединения электронных компонентов без соединительных проводов. Это заложило бы основу интегральной схемы.

Транзисторы изначально были сделаны из германия, который не является прочным материалом и не выдерживает высоких температур. Первой компанией, предложившей использование кремниевых транзисторов, была геологическая исследовательская компания Texas Instruments (которая перешла на производство транзисторов).Затем, в мае 1954 года, Texas Instruments начала коммерческое производство кремниевых транзисторов. Вскоре многие компании начали производить кремниевые транзисторы, и к 1955 году рынок электронных клапанов достиг своего пика, в то время как рынок транзисторов стремительно рос. Крупные производители электронных клапанов, такие как Western Electric, CBS, Raytheon и Westinghouse, не смогли адаптироваться к меняющимся условиям рынка и быстро потеряли свою долю рынка в пользу новых компаний-производителей транзисторов, таких как Texas Instruments, Motorola, Hughes и RCA.

В июле 1958 года в Texas Instruments Джек Сент-Клер Килби предложил создать монолитное устройство (интегральную схему) на едином куске кремния. Затем, в сентябре, он изготовил первую интегральную схему, содержащую пять компонентов на куске германия длиной полдюйма и тоньше зубочистки.

В следующем году Fairchild Semiconductor подала заявку на патент на планарный процесс производства транзисторов. Этот процесс сделал возможным промышленное производство транзисторов и привел к тому, что через два года компания Fairchild представила первую коммерческую интегральную схему.Через несколько лет транзисторы стали достаточно маленькими, чтобы изготавливать слуховые аппараты, которые можно было вставлять в ухо, а вскоре и в кардиостимуляторы. Такие компании, как Sony, начали заставлять транзисторы работать на более высоких частотах и в более широких диапазонах температур. В конце концов они стали настолько маленькими, что многие из них можно было разместить на одном куске кремния. Их называли микрочипами, и они положили начало индустрии микроэлектроники. Первыми двумя компаниями, разработавшими интегральную схему, были Texas Instruments и Fairchild Semiconductor.В Fairchild Semiconductor Роберт Нойс сконструировал интегральную схему с компонентами, соединенными алюминиевыми линиями на поверхностном слое оксида кремния на плоскости кремния. Затем он возглавил одну из самых инновационных компаний в мире — Intel Corporation.

После ENIAC компьютерная индустрия развивалась быстрыми темпами, и к 1948 году небольшие электронные компьютеры производились в количестве в течение пяти лет (2000 использовались), в 1961 году — 10 000, 1970 — 100 000. IBM, time, имела значительную долю компьютерного рынка, настолько большую, что против них была подана жалоба о монополистической практике в ее компьютерном бизнесе в нарушение Закона Шермана.К январю 1954 года Окружной суд США вынес окончательное решение по жалобе на IBM. Для этого IBM затем подписала «указ о согласии», который наложил ограничения на то, как IBM ведет бизнес в отношении «машин электронной обработки данных».

В 1954 году был построен IBM 650, который в то время считался рабочей лошадкой отрасли (было продано около 1000 машин и использовались клапаны). В ноябре 1956 года IBM продемонстрировала свои новаторские способности, разработав первый жесткий диск RAMAC 305.По сегодняшним меркам он был огромным, с 50 пластинами диаметром два фута, общей емкостью 5 МБ. Примерно в то же время Массачусетский технологический институт выпустил первый транзисторный компьютер: TX-O (транзисторный экспериментальный компьютер). Увидев потенциал транзистора, IBM быстро перешла с ламп на транзисторы и в 1959 году выпустила первый коммерческий транзисторный компьютер. Это была серия IBM 7090/7094, которая долгие годы доминировала на компьютерном рынке.

Программы, написанные на этих мэйнфреймах, обычно представляли собой либо машинный код (с использованием реального двоичного языка, понятного компьютеру), либо с использованием одного из новых компилируемых языков, таких как COBOL и FORTRAN. FORTRAN хорошо подходит для инженерии и науки, поскольку основан на математических формулах. COBOL больше подходил для бизнес-приложений. FORTRAN был разработан в 1957 году (обычно известный как FORTRAN 57) и значительно расширил разработку компьютерных программ, поскольку программа могла писать в почти английской форме, а не использовать двоичный язык.С помощью FORTRAN компилятор преобразует операторы FORTRAN в форму, понятную компьютеру. В то время программы FORTRAN хранились на перфокартах и загружались в устройство для чтения перфокарт для считывания в компьютер. На каждой перфокарте были проделаны отверстия для представления символов ASCII. Любые изменения в программе потребуют нового набора перфокарт.

В 1959 году IBM построила первый коммерческий транзисторный компьютер под названием IBM 7090/7094 series, который доминировал на компьютерном рынке в течение многих лет.В 1960 году в Нью-Йорке IBM разработала первое автоматическое средство массового производства транзисторов. В 1963 году компания Digital Equipment Company (DEC) продала свой первый мини-компьютер компании Atomic Energy of Canada. DEC должна была стать основным конкурентом IBM, но в конечном итоге потерпела неудачу, поскольку отказалась от роста рынка персональных компьютеров.

Второе поколение компьютеров началось в 1961 году, когда великий новатор Fairchild Semiconductor выпустил первую коммерческую интегральную схему.В следующие два года были достигнуты значительные успехи в интерфейсах к компьютерным системам. Первой была компания Teletype, которая произвела клавиатуру Model 33 и терминал с перфолентой. Это был классический дизайн, который использовался во многих доступных системах. Другим достижением стал Дуглас Энгельбарт, получивший патент на компьютерное указывающее устройство.

Производство транзисторов увеличивалось, и с каждым годом их размер значительно уменьшался. Гордон Мур в 1964 году изобразил рост количества транзисторов, которые могут быть установлены на одном микрочипе, и обнаружил, что количество транзисторов, которые могут быть установлены на интегральную схему, примерно удваивается каждые 18 месяцев.Теперь это известно как закон Мура, и с тех пор он остается на удивление точным. В 1964 году компания Texas Instruments также получила патент на интегральную схему.

В то время существовало только три основных способа написания компьютерных программ: машинный код, FORTRAN или COBOL. Эти языки часто было трудно использовать неопытным пользователям. Итак, в 1964 году Джон Кемени и Томас Курц из Дартмутского колледжа разработали язык программирования BASIC (универсальный символьный код для начинающих).Он имел большой успех, хотя никогда особо не использовался в «серьезных» приложениях, пока Microsoft не разработала Visual BASIC, который использовал BASIC в качестве основного языка, но улучшил его с помощью превосходной системы разработки. Многие из первых персональных компьютеров использовали BASIC в качестве стандартного языка программирования.

Третье поколение компьютеров началось в 1965 году с использованием интегральных схем, а не дискретных транзисторов. IBM снова была новатором и создала мэйнфрейм System / 360.Исторически это был настоящий классический компьютер. Затем, в 1970 году, IBM представила System / 370 с полупроводниковой памятью. Все компьютеры были очень дорогими (около 1 000 000 долларов) и были лучшими вычислительными лошадками того времени. К сожалению, их покупка и обслуживание были чрезвычайно дорогими. Большинству компаний приходилось сдавать свои компьютерные системы в аренду, поскольку они не могли позволить себе их покупать. Пока IBM с радостью держалась за свой рынок мэйнфреймов, несколько новых компаний работали над сокращением своей доли.DEC будет первой со своими мини-компьютерами, но в конечном итоге их догонят производители ПК будущего. Начало потери ими доли рынка можно отнести к разработке микропроцессоров и к одной компании: Intel. Однако в 1967 году IBM снова продемонстрировала свое лидерство в компьютерной индустрии, разработав первую дискету. Растущая электронная промышленность начала привлекать новые компании к специализации в ключевых областях, например, International Research, которая подала заявку на патент на метод создания двусторонней магнитной ленты с использованием промежуточного слоя из фольги Mumetal.

Начало спада для IBM произошло в 1968 году, когда Роберт Нойс и Гордон Мур покинули Fairchild Semiconductors и встретились с Энди Гроувом, чтобы основать корпорацию Intel. Чтобы привлечь необходимое финансирование, они обратились к венчурному капиталисту по имени Артур Рок. Он быстро нашел необходимое стартовое финансирование, так как Роберт Нойс был хорошо известен как человек, который первым установил более одного транзистора на кремниевой пластине.

В то же время ученый IBM Джон Кок и другие разработали прототип научного компьютера под названием ACS, в котором использовались некоторые концепции RISC (компьютер с сокращенным набором команд).К сожалению, проект был отменен, поскольку он несовместим с компьютерами IBM System / 360.

Несколько человек предлагали идею компьютера на кристалле, и International Research Corp. была первой, кто разработал требуемую архитектуру по образцу усовершенствованной концепции DEC PDP-8 / S. В то время Уэйн Пикетт предложил Fairchild Semiconductor разработать компьютер на кристалле, но получил отказ. Итак, он пошел работать с IBM и продолжил разработку контроллера для Project Winchester, который имел закрытый дисковод с подвижной головкой.

В том же году Дуглас К. Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института продемонстрировал концепцию компьютерных систем, использующих клавиатуру, клавиатуру, мышь и окна на Объединенной компьютерной конференции в Civic Center Сан-Франциско. Он также продемонстрировал использование текстового процессора, гипертекстовой системы и удаленного сотрудничества. Его концепция клавиатуры, мыши и окон с тех пор стала стандартным пользовательским интерфейсом для компьютерных систем.

В 1969 году Hewlett-Packard открыла мир цифровой электроники, выпустив первый в мире настольный научный калькулятор: HP 9100A.В то время электронная промышленность производила дешевые карманные калькуляторы, что привело к разработке доступных компьютеров, когда японская компания Busicom поручила Intel изготовить набор от восьми до 12 микросхем для калькулятора. Затем, вместо того, чтобы разрабатывать полный набор микросхем, Тед Хофф из Intel разработал микросхему интегральной схемы, которая могла бы получать инструкции и выполнять простые интегрированные функции с данными. Конструкцией стал микропроцессор 4004. Intel произвела набор микросхем, которые можно было запрограммировать для выполнения различных задач.Это были первые микропроцессоры, и вскоре Intel (сокращенно от Int egrated El ectronics) выпустила 4-битный микропроцессор общего назначения, названный 4004.

В апреле 1970 года Уэйн Пикетт предложил Intel использовать микропроцессор. компьютер на кристалле для проекта Busicom. Затем, в декабре, Gilbert Hyatt подала заявку на патент, озаглавленную «Архитектура однокристальной интегральной схемы», первый базовый патент на микропроцессор.

4004 произвел революцию в электронной промышленности, поскольку предыдущие электронные системы имели фиксированную функциональность.С этим процессором функциональность может быть запрограммирована программно. Удивительно, но по сегодняшним стандартам он мог обрабатывать только четыре бита данных за раз (полубайт), содержал 2000 транзисторов, имел 46 инструкций и позволял 4 КБ программного кода и 1 КБ данных. С этого скромного старта ПК с тех пор эволюционировал с использованием микропроцессоров Intel. Intel ранее была инновационной компанией и произвела первое устройство памяти (статическое ОЗУ, которое использует шесть транзисторов для каждого бита, хранящегося в памяти), первую DRAM (динамическую память, которая использует только один транзистор для каждого бита, хранящегося в памяти). и первый EPROM (который позволяет загружать данные в устройство, которое затем постоянно хранится).

Компьютерные поколения

1 ^st: Клапаны (ENIAC)
2 ^nd: Транзисторы (PDP-1)
Схема 3 ^{164 Rd} Интегрированный IBM System / 360)
4 ^-й: Крупномасштабная интеграция (ZX81)
5 ^-й: Системы на кристалле (Pentium)

Intel 4000-серии

4001: PROM (4096 × 8 бит)
4002: RAM (5120 бит)
4003: Регистры
4004: 9000

• Шина данных:	4-битная
• Тактовая частота:	108 кГц
• Цена:	$ 200
• Скорость:	60 000 операций в секунду
• Транзисторы:	2300
• Кремний:	10-микронная технология, 3 × 4 мм ²
• Адресная память:	640 байт

Контрольные вопросы — Развитие современных информационных технологий

Поколения компьютеров

История сервисного центра вычислительной техники

3.1. Поколения ЭВМ. Основы информатики: Учебник для вузов

Ответы на вопрос «Поколения вычислительных машин. Аналоговые и цифровые вычислительные …»

Тесты для педагогов по всем школьным предметам с ответами

Все поколения эвм таблица. Первое поколение эвм

ЭВМ первого поколения

ЭВМ второго поколения

ЭВМ третьего поколения

ЭВМ четвертого поколения

ЭВМ пятого поколения

Нулевое поколение. Механические вычислители

Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)

Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)

Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)

Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

Пятое поколение?

Первое поколение ЭВМ

Как работали эти агрегаты

Самые первые серийные машины

ЭВМ второго поколения — существенные отличия

Особенности архитектуры

Значение ОС

Третье поколение машин

Машины четвертого поколения

Характерные свойства ЭВМ четвертого поколения

Технические характеристики этих устройств

ПК в России

Пятый вид поколения ЭВМ

Развитие в наши дни

Книга:

Таблица 1

поколения компьютеров и первые электронные компоненты?

Что такое поколение компьютеров?

Первое поколение компьютеров:

Компьютеры второго поколения:

Третье поколение компьютеров:

Четвертое поколение компьютеров:

Пятое поколение компьютеров:

От ламп до транзисторов — История компьютеров 101: Развитие ПК

От ламп к транзисторам

— обзор

1.1 Предварительная разработка ПК

Компьютерные поколения

8 Компьютерное оборудование и программное обеспечение для создания виртуальных сред | Виртуальная реальность: научные и технологические вызовы

| Определение и использование

Разработка транзисторов

Мотивация и ранние радиолокационные исследования

Поколение компьютеров — База знаний MBA

Author: alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики