Какие компьютеры относятся к первому поколению: 3.4. Какие компьютеры относятcя в первому поколению? 3.5. Какие компьютеры относятся ко второму поколению? 3.6. В чем особенности компьютеров третьего поколения? 3.7. Что характерно для машин четвёртого поколения? 3.8. Какими должны быть компьютеры пятого - Управленческое образование

Содержание

3.4. Какие компьютеры относятcя в первому поколению? 3.5. Какие компьютеры относятся ко второму поколению? 3.6. В чем особенности компьютеров третьего поколения? 3.7. Что характерно для машин четвёртого поколения? 3.8. Какими должны быть компьютеры пятого

К первому поколению обычно относят машины, созданные на рубеже 50-х годов. В их схемах использовались электронные лампы. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.

Электронная
лампа

Компьютер «Эниак».
Первое поколение

Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства.

Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду.

Но это только техническая сторона. Очень важна и другая — способы использования компьютеров, стиль программирования, особенности математического обеспечения.

Перфокарта

Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Математик, составивший программу, садился за пульт управления машины, вводил и отлаживал программы и производил по ним счет. Процесс отладки был наиболее длительным по времени.

Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины позволили выполнить сложнейшие расчёты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.

Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета.

ЭВМ «Урал»

Эти проблемы начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счётная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.
3.5. Какие компьютеры относятся ко второму поколению?

Транзистор

БЭСМ-6. Второе поколение

Второе поколение компьютерной техники — машины, сконструированные примерно в 1955-65 гг. Характеризуются использованием в них как

электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов.

Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

Память на магнитных
сердечниках

Быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти — до нескольких десятков тысяч слов.

Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде.

трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.

Операционная система — важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживания.

Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера.

Для некоторых машин второго поколения уже были созданы операционные системы с ограниченными возможностями.

Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

3.6. В чем особенности компьютеров третьего поколения?

Компьютер IBM-360.
Третье поколение

Машины третьего поколения созданы примерно после 60-x годов. Поскольку процесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и в нём участвовало множество людей из разных стран, имеющих дело с решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда «поколение» начиналось и заканчивалось. Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго и третьего поколений является критерий, основанный на понятии архитектуры.

Интегральная схема

Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т. е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

Краткое описание процесса изготовления микросхем

3.7. Что характерно для машин четвёртого поколения?

Четвёртое поколение — это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.

Наиболее важный в концептуальном отношении критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвёртого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратурном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт.

C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1 — 64 Мбайт.

Для них характерны:

3.8. Какими должны быть компьютеры пятого поколения?

Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Развитие идет также по пути «интеллектуализации» компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.

В компьютерах пятого поколения произойдёт 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 лишён 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.

Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей, как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.

10 — История развития вычислительной техники

Лекция № 10. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

1.1. НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Считается, что исторически первым и, соответственно, простейшим счетным устройством был абак, который относится к ручным приспособлениям для счета.

Первой дошедшей до нас попыткой решить задачу по созданию машины умеющей складывать многоразрядные целые числа был эскиз 13-разрядного суммирующего устройства разработанный Леонардо да Винчи около 1500 г.

В 1642 году Блез Паскаль изобрел устройство, механически выполняющее сложение чисел. Ознакомившись с трудами Паскаля и изучив его арифметическую машину, Готфрид Вильгельм Лейбниц внес в нее значительные усовершенствования, и в 1673 году сконструировал арифмометр, позволяющий механически выполнять четыре арифметических операции. Начиная с 19 века, арифмометры получили очень широкое распространение и применение. На них выполняли даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала специальная профессия- счетчик.

Несмотря на явный прогресс по сравнению с абаком и подобными ему приспособлениями для ручного счета, данные механические вычислительные устройства требовали постоянного участия человека в процессе вычислений. Человек, производя вычисления на таком устройстве, сам управляет его работой, определяет последовательность выполняемых операций.

Мечтой изобретателей вычислительной техники было создание считающего автомата, который бы без вмешательства человека производил расчеты по заранее составленной программе.

В первой половине 19 века английский математик Чарльз Бэббидж попытался создать универсальное вычислительное устройство – Аналитическую машину, которая должна была выполнять арифметические операции без участия человека. В Аналитическую машину были заложены принципы, ставшие фундаментальными для вычислительной техники, и были предусмотрены все основные компоненты, имеющиеся в современном компьютере. Аналитическая машина Бэббиджа должна была состоять из следующих частей:

1. «Фабрика» – устройство, в котором производиться все операции по обработке всех видов данных (АЛУ).

2. «Контора» – устройство, обеспечивающие организацию выполнения программы обработки данных и согласованную работу всех узлов машины в ходе этого процесса (УУ).

3. «Склад» – устройство, предназначенное для хранения исходных данных, промежуточных величин и результатов обработки данных (ЗУ, или просто память).

4. Устройства, способные преобразовывать данные в форму, доступную компьютеру (кодирование). Устройства ввода.

5. Устройства, способные преобразовывать результаты обработки данных в форму, понятную человеку. Устройства вывода.

В окончательном варианте машины у нее было три устройства ввода с перфокарт, с которых считывались программа и данные, подлежащие обработке.

Бэббидж не смог довести работу до конца — это оказалось слишком сложно на основе механической техники того времени. Однако он разработал основные идеи, и в 1943 году американец Говард Эйкен на основе уже техники 20 века – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы IBM такую машину под названием «Марк-1». Для представления чисел в ней были использованы механические элементы (счетные колеса), для управления – электромеханические.

1. 2. НАЧАЛО СОВРЕМЕННОЙ ИСТОРИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Подлинная революция в вычислительной технике произошла в связи с применением электронных устройств. Работа над ними началась в конце 30-х годов одновременно в США, Германии, Великобритании и СССР. К этому времени электронные лампы, ставшие технической основой устройств обработки и хранения цифровой информации, уже широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.

Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычислительной техники на начальном этапе ее развития внес один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман. В историю науки навсегда вошли «принципы фон Неймана». Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов — принцип хранимой программы — требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была построена в Великобритании в 1949 г.

В нашей стране вплоть до 70-х годов создание ЭВМ велось почти полностью самостоятельно и независимо от внешнего мира (да и сам этот «мир» был почти полностью зависим от США). Дело в том, что электронная вычислительная техника с самого момента своего первоначального создания рассматривалась как сверхсекретный стратегический продукт, и СССР приходилось разрабатывать и производить ее самостоятельно. Постепенно режим секретности смягчался, но и в конце 80-х годов наша страна могла покупать за рубежом лишь устаревшие модели ЭВМ (а самые современные и мощные компьютеры ведущие производители — США и Япония — и сегодня разрабатывают и производят в режиме секретности).

Первая отечественная ЭВМ — МЭСМ («малая электронно-счетная машина») -была создана в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники. Рекордной среди них и одной из лучших в мире для своею времени была БЭСМ-6 («большая электронно-счетная машина, 6-я модель»), созданная в середине 60-х годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР. Кроме машин серии БЭСМ выпускались и ЭВМ других серий — «Минск», «Урал», М-20, «Мир» и другие.

С началом серийного выпуска ЭВМ начали условно делить по поколениям; соответствующая классификация изложена ниже.

1.3. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям. В ее основу первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Границы поколений во времени размыты, так как в одно и то же время выпускались машины совершенно разного уровня. Когда приводят даты, относящиеся к поколениям, то скорее всего имеют в виду период промышленного производства; проектирование велось существенно раньше, а встретить в эксплуатации весьма экзотические устройства можно и сегодня.

В настоящее время физико-технологический принцип не является единственным при определении принадлежности той или иной ЭВМ к поколению. Следует считаться и с уровнем программного обеспечения, с быстродействием, другими факторами, основные из которых сведены в прилагаемую табл. 4.1.

Следует понимать, что разделение ЭВМ по поколениям весьма относительно. Первые ЭВМ, выпускавшиеся до начала 50-х годов, были «штучными» изделиями, на которых отрабатывались основные принципы; нет особых оснований относить их к какому-либо поколению. Нет единодушия и при определении признаков пятого поколения. В середине 80-х годов считалось, что основной признак этого (будущего) поколения — полновесная реализация принципов искусственного интеллекта. Эта задача оказалась значительно сложнее, чем виделось в то время, и ряд специалистов снижают планку требований к этому этапу (и даже утверждают, что он уже состоялся). В истории науки есть аналоги этого явления: так, после успешного запуска первых атомных электростанций в середине 50-х годов ученые объявили, что запуск многократно более мощных, дающих дешевую энергию, экологически безопасных термоядерных станций, вот-вот произойдет; однако, они недооценили гигантские трудности на этом пути, так как термоядерных электростанций нет и по сей день.

В то же время среди машин четвертого поколения разница чрезвычайно велика, и поэтому в табл. 4.1 соответствующая колонка разделена на на две: А и Б. Указанные в верхней строчке даты соответствуют первым годам выпуска ЭВМ. Многие понятия, отраженные в таблице, будут обсуждаться в последующих разделах учебника; здесь ограничимся кратким комментарием.

Чем младше поколение, тем отчетливее классификационные признаки. ЭВМ первого, второго и третьего поколений сегодня — в лучшем случае музейные экспонаты.

Какие компьютеры относятся в первому поколению?

Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду.

Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малая электронная счётная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М—20.

Какие компьютеры относятся ко второму поколению?

Второе поколение компьютерной техники — машины, сконструированные примерно в 1955—65 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

Быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти — до нескольких десятков тысяч слов.

Программа, написанная на алгоритмическом языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами, переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.

Таким образом, операционная система является программным расширением устройства управления компьютера.

Для некоторых машин второго поколения уже были созданы операционные системы с ограниченными возможностями.

В чем особенности компьютеров третьего поколения?

Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM—360, IBM—370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

Что характерно для машин четвёртого поколения?

Четвёртое поколение — это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.

В аппаратурном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой ёмкостью в десятки мегабайт.

C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1 — 64 Мбайт.

Для них характерны:

применение персональных компьютеров;
телекоммуникационная обработка данных;
компьютерные сети;
широкое применение систем управления базами данных;
элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

Какими должны быть компьютеры пятого поколения?

Развитие идет также по пути «интеллектуализации» компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.

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

Поколения ЭВМ

Показатель

Поколения ЭВМ

Первое

1951-1954

Второе

1958-I960

Третье

1965-1966

Четвертое

Пятое

1976-1979

1985-?

Элементная база процессора

Электронные

лампы

Транзисторы

Интграль-ные схемы

(ИС)

Большие ИС (БИС)

СвербольшиеИС

(СБИС)

+Оптоэлек-троника

+Криоэлек-троника

Элементная база ОЗУ

Электронно-лучевые трубки

Феррито-вые сердечники

Ферритовые

сердечники

БИС

СБИС

Максмальная емкость ОЗУ, байт

10²

10¹

10⁴

10⁵

10⁷

10⁸ (?)

Максимальное быстродействие процессора (оп/с)

10⁴

10⁶

10⁷

10⁸

10⁹

+Многопро-цессорность

10¹² ,

+Многопро-цессорность

Языки программирования

Машинный код

+ Ассемблер

+ Процедурные языки высокого уровня (ЯВУ)

+ Новые

процедурные ЯВУ

+Непроце-дурные ЯВУ

+ Новые непрцедур-ные ЯВУ

Средства связи пользователя с ЭВМ

Пульт управления и перфокарты

Перфокарты и перфоленты

В лекции «17 Интерфейсы и стандарты программирования графики» также много полезной информации.

Алфавитно- цифровой терминал

Монохром- ный графиче- ский дисплей, клавиатура

Цветной + графический дисплей, клавиатура, «мышь» и др.

Устройства голосовой связи с ЭВМ

Первое поколение ЭВМ — Поколения ЭВМ

поколение ЭВМ

Первое поколение ЭВМ 1938 — 1956 годы

Вычислительная машина Z3 Конрада Цузе

С началом второй мировой войны правительства разных стран начали разрабатывать вычислительные машины, осознавая их стратегическую роль в ведении войны. Увеличение финансирования в значительной степени стимулировало развитие вычислительной техники. В 1930-е годы германские ученые и инженеры разработали принципы построения электронныех вычислительных машин на основе уже работавших в те времена табуляторов Холлерита и механических арифмометров. В 1938 году была запущена первая в мире электронная вычислительная машина Z1, созданная под руководством немецкого инженера Конрада Цузе, а в следующем, 1941 году — значительно усовершенствованная модель Z2, выполнявшая расчеты, необходимые при проектировании самолетов и баллистических ракет Вернера фон Брауна, а также использовавшаяся для вычисления критической массы ядерной реакции распада смеси урана 238 и 235, обогащением которой занималась германская промышленность в те годы, создавая первфй атомный реактор на уране.

В 1943 году английские инженеры завершили создание вычислительной машины для дешифровки сообщений немецкой армии, названной «Колосс». Однако эти устройства не были универсальными вычислительными машинами, они предназначались для решения конкретных задач.
В 1944 году, получив данные о немецких разработках через разведку, американский инженер Говард Эйкен при поддержке фирмы IBM сконструировал компьютер для выполнения баллистических расчетов. Этот компьютер, названный «Марк I», по площади занимал примерно половину футбольного поля и включал более 600 километров кабеля. В компьютере «Марк I» использовался принцип электромеханического реле, заключающийся в том, что электромагнитные сигналы перемещали механические части. «Марк I» был довольно медленной машиной: для того чтобы произвести одно вычисление требовалось 3-5 с. Однако, несмотря на огромные размеры и медлительность. «Марк I» управлялся с помощью программы, которая вводилась с перфоленты. Это дало возможность, меняя вводимую программу, решать довольно широкий класс математических задач.
В 1946 году американские ученые Джон Мокли и Дж. Преспер Эккерт сконструировали электронный вычислительный интегратор и калькулятор (ЭНИАК) — компьютер, в котором электромеханические реле были заменены на электронные вакуумные лампы. Применение вакуумных ламп позволило увеличить скорость работы ЭНИАК в 1000 раз по сравнению с «Марк I». ЭНИАК состоял из 18000 вакуумных ламп, 70000 резисторов, 5 миллионов соединительных спаек и потреблял 160 кВт электрической энергии, что по тем временам было достаточно для освещения большого города. ЭНИАК использовался для расчета баллистических таблиц, расчетов в области атомной энергетики (то есть повторением того, что делали немцы), аэродинамики.
Ранние вычислительные машины могли выполнять только команды, поступающие извне, причем команды выполнялись поочередно. Хотя использование перфокарт позволяло упростить процесс ввода команд, тем не менее, часто процесс настройки вычислительной машины и ввода команд занимал больше времени, чем собственно решение поставленной задачи. Сегодня среди несведущей толпы распространяется миф о том, что американец еврейского происхождения Янош Нейман (называющий себя «Фон Нейман») предложил включить в состав компьютера для хранения последовательности команд и данных специальное устройство — память. Это опровергается реальной историей, которая свидетельствует о том, что принципы последовательной обработки данных и их хранения в «памяти» вычислительной машины бвли разработаны и внедрены германскими специалистами в 1930-х — 1940 году. Первая статья Джона фон Неймана, посвященная способам организации вычислительного процесса, была опубликована в 1946 году, пять лет спустя запуска германской ЭВМ Z2. В действительности архитектура ЭВМ постоянно изменялась и дополнялась, но исходные принципы управления работой компьютера с помощью хранящихся в памяти программ, впервые разработанные и внедренные германскими инженерами, остались нетронутыми, Подавляющее большинство современных компьютеров построено именно по такой последовательной архитектуре. В 1945 году в рамках спецоперации спецслужб США были захвачены и вывезены в США сотни специалистов в области физики, химического производства, вычислительных машин, которыми были укреплены американские НИИ, КБ и производства, в том числе и фирма IBM, являвшаяся главным производителем механической вычислительной техники в США еще до начала XX века.

В 1951 году был создан первый компьютер, предназначенный для коммерческого использования, — УНИАК (универсальный автоматический компьютер). В 1952 году с помощью УНИАК был предсказан результат выборов президента США.
Работы по созданию вычислительных машин велись и в СССР. Так, в 1950 году в Институте электроники Академии наук Украины под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева была разработана и введена в эксплуатацию МЭСМ (малая электронная счетная машина). МЭСМ стала первой отечественной универсальной ламповой вычислительной машиной в СССР. В 1952-1953 годах МЭСМ оставалась самой быстродействующей (50 операций в секунду) вычислительной машиной в Европе. Принципы построения МЭСМ были разработаны С. А. Лебедевым независимо от аналогичных работ на Западе.
В компьютерах первого поколения использовался машинный язык — способ записи программ, допускающий их непосредственное исполнение на компьютере. Программа на машинном языке представляет собой последовательность машинных команд, допустимых для данного компьютера. Процессор непосредственно воспринимает и выполняет команды, выраженные в виде двоичных кодов. Для каждого компьютера существовал свой собственный машинный язык. Это также ограничивало область применения компьютеров первого поколения.
Появление первого поколения компьютеров стало возможно благодаря трем техническим новшествам: электронным вакуумным лампам, цифровому кодированию информации и созданию устройств памяти на электростатических трубках. Компьютеры первого поколения имели невысокую производительность: до нескольких тысяч операций в секунду. В компьютерах первого поколения использовалась архитектура фон Неймана. Средства программирования и программного обеспечение еще не были развиты, использовался низкоуровневый машинный язык. Область применения компьютеров была ограничена.

Логические схемы создавались на дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.

Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины и «умирали» вместе с этими моделями.

В середине 1950-х годов появились машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования (ЯСК), позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа. В 1956 году был создан первый язык программирования высокого уровня для математических задач — язык Фортран, а в 1958 году — универсальный язык программирования Алгол.

ЭВМ, начиная от UNIVAC и заканчивая БЭСМ-2 и первыми моделями ЭВМ «Минск» и «Урал», относятся к первому поколению вычислительных машин.

Первое поколение(1945-1954) — компьютеры на электронных лампах

Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой. Быстродействие — несколько тысяч операций в секунду.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон — создатель теории информации, Алан Тьюринг — математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман — автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, — кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.Первый универсальный программируемый компьютер в континентальной Европе был создан командой учёных под руководством Сергея Алексеевича Лебедева из Киевского института электротехники СССР, Украина. ЭВМ МЭСМ (Малая электронная счётная машина) заработала в 1950 году. Она содержала около 6000 электровакуумных ламп и потребляла 15 кВт.

Машина могла выполнять около 3000 операций в секунду. Другой машиной того времени была австралийская CSIRAC, которая выполнила свою первую тестовую программу в 1949 году.

Первой советской серийной ЭВМ стала Стрела, производимая с 1953 на Московском заводе счётно-аналитических машин. «Стрела» относится к классу больших универсальных ЭВМ (Мейнфрейм) с треёхадресной системой команд. ЭВМ имела быстродействие 2000-3000 операций в секунду. В качестве внешней памяти использовались два накопителя на магнитной ленте емкостью 200 000 слов, объём оперативной памяти — 2048 ячеек по 43 разряда. Компьютер состоял из 6200 ламп, 60 000 полупроводниковых диодов и потреблял 150 кВт энергии.

Поколение эвм особенности. Хранение данных и команд в памяти

Которыми мы привыкли пользоваться, предшествовала целая эволюция в развитии вычислительной техники. Согласно распространенной теории, развитие индустрии ЭВМ шло на протяжении нескольких отдельных поколений.

Современные эксперты склонны считать, что их шесть. Пять из них уже состоялись, еще одно — на подходе. Что именно под термином «поколение ЭВМ» понимают IT-специалисты? Каковы принципиальные различия между отдельными периодами развития вычислительной техники?

Предыстория появления ЭВМ

История развития ЭВМ 5 поколений интересна и увлекательна. Но прежде чем изучить ее, полезно будет узнать факты, касающиеся того, какие технологические решения предшествовали разработке ЭВМ.

Люди всегда стремились к совершенствованию процедур, связанных с подсчетами, вычислениями. Историками установлено, что инструменты для работы с цифрами, имеющие механическую природу, были изобретены еще в Древнем Египте и других государствах античности. В средние века европейские изобретатели могли конструировать механизмы, с помощью которых, в частности, могла вычисляться периодичность лунных приливов.

Прообразом современных ЭВМ некоторые эксперты считают изобретенную в начале 19 века обладавшую функциями программирования вычислений. В конце 19-начале 20 века появились устройства, в которых стала использоваться электроника. В основном они задействовались в индустрии телефонной и радиосвязи.

В 1915 году переехавший в США немецкий эмигрант основал компанию IBM, впоследствии ставшую одним из самых узнаваемых брендов IT-индустрии. В числе самых сенсационных изобретений Германа Холлерита стали перфокарты, в течение десятилетий выполнявшие функцию основного при пользовании вычислительной техникой. К концу 30-х годов появились технологии, позволившие говорить о начале компьютерной эпохи в развитии человеческой цивилизации. Появились первые ЭВМ, который впоследствии стали классифицироваться как принадлежащие к «первому поколению».

Признаки ЭВМ

Ключевым принципиальным критерием отнесения вычислительного устройства к категории ЭВМ, или компьютера, эксперты называют программируемость. Этим соответствующего типа машины, в частности, отличаются от калькуляторов, какими бы мощными последние ни являлись. Даже если речь идет о программировании на очень низком уровне, когда используются «нули и единицы» — критерий в силе. Соответственно, как только были изобретены машины, быть может, по внешним признакам сильно схожие с калькуляторами, но которые можно было программировать — их стали именовать компьютерами.

Под термином «поколение ЭВМ» понимают, как правило, принадлежность компьютера к конкретной технологической формации. То есть, той базе аппаратных решений, на основе которой ЭВМ работает. При этом, исходя из критериев, предлагаемых IT-экспертами, деление компьютеров на поколения далеко не условное (хотя, конечно, есть и переходные формы компьютеров, которые сложно однозначно отнести к какой-либо конкретной категории).

Завершив теоретический экскурс, мы можем начать изучать поколения ЭВМ. Таблица, что ниже, поможет нам ориентироваться в периодизации каждого.

Поколение



	Вторая половина 70 — начало 90-х
	90-е — наше время
	В разработке

Далее мы рассмотрим технологические особенности компьютеров для каждой категории. Нами будет определена характеристика поколений ЭВМ. Таблица, что мы сейчас составили, будет дополнена другими, в которых будут соотнесены соответствующие категории и технологические параметры.

Отметим важный нюанс — нижеследующие рассуждения касаются, главным образом, эволюции компьютеров, которые сегодня принято относить к персональным. Есть совершенно иные классы ЭВМ — военные, промышленные. Есть так называемые «суперкомпьютеры». Их появление и развитие — отдельная тема.

Первые ЭВМ

В 1938 году германский инженер Конрад Цузе конструирует устройство, названное Z1, а в 42-м выпускает его усовершенствованную версию — Z2. В 1943 году свою изобретают англичане и называют ее «Колосс». Некоторые эксперты склонны считать английскую и немецкие машины первыми ЭВМ. В 1944-м на базе разведданных из Германии вычислительную машину создают также и американцы. Разработанная в США ЭВМ получила название «Марк I».

В 1946 году американские инженеры делают небольшую революцию в области конструирования вычислительной техники, создав ламповый компьютер ЭНИАК, в 1000 раз более производительный, чем «Марк I». Следующей известной американской разработкой стала созданная в 1951 году ЭВМ, названная УНИАК. Ее основная особенность в том, что она первой из ЭВМ стала использоваться как коммерческий продукт.

К тому моменту, к слову, свой компьютер уже успели изобрести советские инженеры, работающие в Академии наук Украины. Наша разработка получила название МЭСМ. Ее производительность, по оценке экспертов, была самой высокой среди ЭВМ, собранных в Европе.

Технологические особенности первого поколения ЭВМ

Собственно, исходя из каких критерий определяется первое поколение развития ЭВМ? Таковым IT-специалисты считают, прежде всего, компонентную базу в виде вакуумных ламп. Машины первого поколения к тому же обладали рядом характерных внешних признаков — огромный размер, очень большое энергопотребление.

Вычислительная их мощность также была относительно скромна, она составляла несколько тысяч герц. Вместе с тем ЭВМ первого поколения содержали многое, что есть в современных компьютерах. В частности, это машинный код, позволяющий программировать команды, а также запись данных в память (с помощью перфокарт и электростатических трубок).

ЭВМ первого поколения требовали высочайшей квалификации человека, их использующего. Требовалось не только владение профильными навыками (выражающимися в работе с перфокартами, знании машинного кода и т.д.), но, как правило, также и инженерные знания в области электроники.

В ЭВМ первого поколения, как мы уже сказали, уже была Правда, ее объем был исключительно скромным, он выражался в сотнях, в лучшем случае — в тысячах байт. Первые модули ОЗУ для ЭВМ с трудом можно было классифицировать как электронный компонент. Они представляли собой наполненные ртутью емкости в виде трубок. Кристаллы памяти фиксировались на определенных их участках, и тем самым данные сохранялись. Однако достаточно скоро после изобретения первых ЭВМ появилась более совершенная память на базе ферритовых сердечников.

Второе поколение ЭВМ

Какова дальнейшая история развития ЭВМ? Поколения ЭВМ стали развиваться далее. В 60-х годах получают распространение компьютеры, использующие уже не только вакуумные лампы, но также и полупроводники. Значительно повысилась тактовая частота микросхем — обычным делом считался показатель в 100 тыс. герц и выше. Появились первые магнитные диски как альтернатива перфокартам. В 1964 году компания IBM выпустила уникальный продукт — отдельный компьютерный монитор с достаточно приличными характеристиками — 12-дюймовой диагональю, разрешением 1024 на 1024 точек, а также частотой развертки в 40 Гц.

Поколение номер три

Чем примечательно третье поколение ЭВМ? Прежде всего, переводом компьютеров с ламп и полупроводников на интегральные схемы, которые, не считая ЭВМ, стали использоваться во множестве других электронных устройств.

Впервые возможности интегральных схем были показаны миру стараниями инженера Джека Килби и компании Texas Instruments в 1959 году. Джек создал небольшую конструкцию, выполненную на пластинке из металла германия, которая, как предполагалось, заменит собой сложные полупроводниковые конструкции. В свою очередь, компания Texas Instruments создала компьютер, собранный на базе подобных пластинок. Самое примечательное, что он был в 150 раз меньше, чем аналогичной производительности полупроводниковая ЭВМ. Технология интегральных схем получила дальнейшее развитие. Большую роль в этом сыграли исследования Роберта Нойса.

Эти аппаратные компоненты позволили, прежде всего, значительно уменьшить габариты ЭВМ. В результате произошло существенное повышение производительности компьютеров. Третье поколение ЭВМ характеризовалось выпуском ЭВМ с тактовой частотой, выражаемой уже в мегагерцах. Уменьшилось также и энергопотребление компьютеров.

Стали более совершенными технологии записи данных и обработки их в модулях ОЗУ. Что касается оперативной памяти, ферритовые элементы стали более емкими, технологически совершенными. Появились сначала прототипы, а затем и первые версии дискет, используемые как внешний носитель данных. В архитектуре ПК появилась кэш-память.Стандартной средой взаимодействия пользователя и компьютера стало окно дисплея.

Происходило дальнейшее совершенствование программных компонентов. Появились полноценные операционные системы, стало разрабатываться самое разнообразное были внедрены концепции многозадачности в работу ЭВМ. В рамках ЭВМ третьего поколения появляются такие программы, как а также ПО для автоматизации проектных работ. Появляется все больше языков программирования и сред, в рамках которых осуществляется создание ПО.

Особенности четвертого поколения

Четвертое поколение ЭВМ характеризуется появлением относящихся к классу больших, а также так называемых сверхбольших. В архитектуре ПК появилась ведущая микросхема — процессор. ЭВМ по своей конфигурации стали ближе к рядовым гражданам. Пользование ими стало возможным при минимальной квалификационной подготовке, в то время как работа с ЭВМ предыдущих поколений требовала профессиональных навыков. Модули ОЗУ стали выпускаться не на основе ферритовых элементов, а на базе CMOS-микросхем. К четвертому поколению ЭВМ принято относить и Apple, собранный в 1976 году Стивом Джобсом и Стефаном Возняком. Многие IT-эксперты считают, что Apple — первый в мире персональный компьютер.

Четвертое поколение ЭВМ также совпало с началом популяризации Интернета. В этот же период появился самый известный сегодня бренд софт-индустрии — Microsoft. Возникли первые версии операционных систем, которые мы знаем сегодня — Windows, MacOS. Компьютеры стали активно распространяться по всему миру.

Пятое поколение

Период расцвета четвертого поколения компьютеров — середина-конец 80-х годов. Но уже в начале 90-х на рынке IT-технологий начали происходить процессы, позволившие начать отсчет новому поколению ЭВМ. Речь идет о значительных шагах вперед, прежде всего, в инженерно-технических наработках, связанных с процессорами. Появились микросхемы с архитектурой, относимой к типу параллельно-векторной.

Пятое поколение ЭВМ — это невероятные темпы роста производительности машин из года в год. Если в начале 90-х тактовая частота микропроцессоров в несколько десятков мегагерц считалась хорошим показателем, то к началу 2000-х никто не удивлялся гигагерцам. Компьютеры, которыми мы пользуемся сейчас, как полагают IT-эксперты, — это также пятое поколение ЭВМ. То есть, технологический задел начала 90-х актуален до сих пор.

ПК, относящиеся к пятому поколению, стали не просто вычислительными машинами, а полноценными мультимедийными инструментами. На них стало возможно монтировать фильмы, работать с изображениями, записывать и обрабатывать звук, создавать инженерные проекты, запускать реалистичные 3D-игры.

Характеристики шестого поколения

В обозримом будущем, считают аналитики, мы вправе ожидать, что появится 6 поколение ЭВМ. Оно будет характеризоваться использованием нейронных элементов в архитектуре микросхем, использованием процессоров в рамках распределенной сети.

Производительность компьютеров в следующем поколении будет измеряться, вероятно, уже не в гигагерцах, а в принципиально иного типа единицах исчисления.

Сравнение характеристик

Мы изучили поколения ЭВМ. Таблица ниже позволит нам ориентироваться в соотнесении компьютеров, принадлежащих к той или иной категории, и технологической базы, на которой основано их функционирование. Зависимости следующие:

Поколение	Технологическая база
	Вакуумные лампы
	Полупроводники
	Интегральные схемы
	Большие и сверхбольшие схемы
	Параллельно-векторные технологии
	Нейронные принципы

Полезной может оказаться также визуализация соотнесения производительности и конкретного поколения ЭВМ. Таблица, которую мы сейчас составим, отразит и эту закономерность. Берем за основу такой параметр как тактовая частота.

Поколение	Тактовая частота выполнения операций
	Несколько килогерц
	Сотни КГц
	Мегагерцы
	Десятки МГц
	Сотни МГц, Гигагерцы
	Критерии измерения прорабатываются

Таким образом, мы визуализировали ключевые технологические особенности для каждого поколения ЭВМ. Таблица, любая из представленных нами, поможет нам соотносить соответствующие параметры и конкретную категорию компьютеров применительно к тому или иному этапу развития вычислительной техники.

Введение

1. Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы

2. Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы

3. Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы

4. Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы

5. Пятое поколение ЭВМ: 1990-настоящее время

Заключение

Введение

Начиная с 1950 года, каждые 7-10 лет кардинально обновлялись конструктивно-технологические и программно-алгоритмические принципы построения и использования ЭВМ. В связи с этим правомерно говорить о поколениях вычислительных машин. Условно каждому поколению можно отвести 10 лет.

ЭВМ проделали большой эволюционный путь в смысле элементной базы (от ламп к микропроцессорам) а также в смысле появления новых возможностей, расширения области применения и характера их использования.

Деление ЭВМ на поколения — весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с ЭВМ.

К первому поколению ЭВМ относятся машины, созданные на рубеже 50-х годов: в схемах использовались электронные лампы. Команд было мало, управление — простым, а показатели объема оперативной памяти и быстродействия — низкими. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Для ввода и вывода использовались печатающие устройства, магнитные ленты, перфокарты и перфоленты.

Ко второму поколению ЭВМ относятся те машины, которые были сконструированы в 1955-65 гг. В них использовались как электронные лампы, так и транзисторы. Оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время появились магнитные барабаны и первые магнитные диски. Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей последовательности вычислений в наглядном, легко воспринимаемом виде. Появился большой набор библиотечных программ для решения различных математических задач. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем, поэтому в середине 60х годов наметился переход к созданию ЭВМ, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

Третье поколение ЭВМ. Это машины, создаваемые после 60х годов, обладающих единой архитектурой, т.е. программно совместимых. Появились возможности мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. В ЭВМ третьего поколения применялись интегральные схемы.

Четвертое поколение ЭВМ. Это нынешнее поколение ЭВМ, разработанных после 1970 г. Машины 4го поколения проектировались в расчёте на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя.

В аппаратурном отношении для них характерно использование больших интегральных схем как элементной базы и наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой, объемом несколько Мбайт.

Машины 4-го поколения- многопроцессорные, многомашинные комплексы, работающие на внеш. память и общее поле внеш. устройств. Быстродействие достигает десятков миллионов операций в сек, память — нескольких млн. слов.

Переход к пятому поколению ЭВМ уже начался. Он заключается в качественном переходе от обработки данных к обработке знаний и в повышении основных параметров ЭВМ. Основной упор будет сделан на «интеллектуальность».

На сегодняшний день реальный «интеллект», демонстрируемый самыми сложными нейронными сетями, находится ниже уровня дождевого червя, однако, как бы ни были ограничены возможности нейронных сетей сегодня, множество революционных открытий, могут быть не за горами.

1. Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы

2. Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы

Логические схемы строились на дискретных полупроводниковых и магнитных элементах (диоды, биполярные транзисторы, тороидальные ферритовые микротрансформаторы). В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом (платы из фольгированного гетинакса). Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках1 и на флоппи-дисках — промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

В 1964 году появился первый монитор для компьютеров — IBM 2250. Это был монохромный дисплей с экраном 12 х 12 дюймов и разрешением 1024 х 1024 пикселов. Он имел частоту кадровой развертки 40 Гц.

Создаваемые на базе компьютеров системы управления потребовали от ЭВМ более высокой производительности, а главное — надежности. В компьютерах стали широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля.

В машинах второго поколения были впервые реализованы режимы пакетной обработки и телеобработки информации.

Первой ЭВМ, в которой частично использовались полупроводниковые приборы вместо электронных ламп, была машина SEAC (Standarts Eastern Automatic Computer), созданная в 1951 году.

В начале 60-х годов полупроводниковые машины стали производиться и в СССР.

3. Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы

В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integrated circuits — SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компьютерах.

Логические схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.

В оперативных запоминающих устройствах использовались миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве внешних запоминающих устройств широко стали использоваться дисковые накопители.

Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.

Начиная с момента широкого использования интегральных схем в компьютерах, технологический прогресс в вычислительных машинах можно наблюдать, используя широко известный закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной микросхеме удваивается через каждые 1,5 года.

Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть системами.

Так, первыми ЭВМ этого поколения стали модели систем IBM (ряд моделей IBM 360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе в содружестве со странами Совета Экономической Взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и др1.) стали выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ.

В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной — видеомонитор, или дисплей.

Большое внимание уделено повышению надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хеммин-га и циклические коды).

Модульная организация вычислительных машин и модульное построение их операционных систем создали широкие возможности для изменения конфигурации вычислительных систем. В связи с этим возникло новое понятие «архитектура» вычислительной системы, определяющее логическую организацию этой системы с точки зрения пользователя и программиста.

4. Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы

Революционным событием в развитии компьютерных технологий третьего поколения машин было создание больших и сверхбольших интегральных схем (Large Scale Integration — LSI и Very Large Scale Integration — VLSI), микропроцессора (1969 г.) и персонального компьютера. Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный.

Можно выделить \(5\) основных поколений ЭВМ . Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная.

I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1946\)-\(1955\) гг.

1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.

Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства.

Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
4. Быстродействие: \(10-20\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
7. Оперативная память: до \(2\) Кбайт.
8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.

II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1955\)-\(1965\) гг.

В \(1948\) году Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в \(1956\) г.

\(1\) транзистор заменял \(40\) электронных ламп, был намного дешевле и надёжнее.

В \(1958\) году создана машина М-20 , выполнявшая \(20\) тыс. операций в секунду — самая мощная ЭВМ \(50-х\) годов в Европе.

В \(1963\) году сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.

1. Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.

3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
4. Быстродействие: \(100-500\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ .
6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем .
7. Оперативная память: \(2-32\) Кбайт.
8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.

9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей.

Так, небольшие отечественные машины второго поколения («Наири », «Раздан », «Мир » и др.) были в конце \(60\)-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на \(2-3\) порядка выше.

III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1965\)-\(1975\) гг.

В \(1958\) году Джек Килби и Роберт Нойс , независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).

В \(1961\) году в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.

В \(1965\) году начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объёмом оперативной памяти и производительностью.

В \(1967\) году начат выпуск БЭСМ — 6 (\(1\) млн. операций в \(1\) с) и «Эльбрус » (\(10\) млн. операций в \(1\) с).

В \(1969\) году фирма IBM разделила понятия аппаратных средств (hardware) и программные средства (software). Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.

\(29\) октября \(1969\) года проходит проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet , связывающей исследовательские лаборатории на территории США.

Обрати внимание!

В \(1971\) году создан первый микропроцессор фирмой Intel . На \(1\) кристалле сформировали \(2250\) транзисторов.

1. Элементная база: интегральные схемы.

3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
4. Быстродействие: \(1-10\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист .
6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
7. Оперативная память: \(64\) Кбайт.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе.

Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370 . В СССР \(70\)-е и \(80\)-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и «Электроника » (серия микро-ЭВМ).

В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале \(90\)-х годов.

IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с \(1975\) г. по начало \(90\)-х годов

В \(1975\) году IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.

В \(1976\) году фирма IBM создает первый струйный принтер.

В \(1976\) году создана первая ПЭВМ.

Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров «Apple », предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей. Продавался \(Apple 1\) по весьма интересной цене — \(666,66\) доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.

В \(1976\) году появилась первая дискета диаметром \(5,25\) дюйма.

В \(1982\) году фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088 , в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учётом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.

В \(1988\) году был создан первый вирус-«червь», поражающий электронную почту.

В \(1993\) году начался выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium .

1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
4. Быстродействие: \(10-100\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
6. Программирование: базы и банки данных.
7. Оперативная память: \(2-5\) Мбайт.
8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.

V поколение ЭВМ: разработки с \(90\)-х годов ХХ века

Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

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:

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.

Первое поколение ЭВМ создавалось на электронных лампах в период с 1944 по 1954 гг.

Электронная лампа – это прибор, работа которого осуществляется за счет изменения потока электронов, двигающихся в вакууме от катода к аноду.

Движение электронов происходит за счет термоэлектронной эмиссии – испускания электронов с поверхности нагретых металлов. Дело в том, что металлы обладают большой концентрацией свободных электронов, обладающих различной энергией, а, следовательно, и скоростями движения. По мере нагревания металла энергия электронов возрастает, и некоторые из них преодолевают потенциальный барьер на границе металла.

Принцип работы электронной лампы следующий. Если на вход лампы подается логическая единица (например, напряжение 2 Вольта), то на выходе с лампы мы получим либо логический ноль (напряжение менее 1В), или логическую единицу (2В). Логическую единицу получим, если управляющее напряжение отсутствует, так как ток беспрепятственно пройдет от катода к аноду. Если же на сетку подать отрицательное напряжение, то электроны, идущие от катода к аноду, будут отталкиваться от сетки, и, в результате, ток протекать не будет, и на выходе с лампы будет логический ноль. Используя этот принцип, строились все логические элементы ламповых ЭВМ.

В простейшем случае катодом служит нить из тугоплавкого металла (например, вольфрама), накаливаемая электрическим током, а анодом – небольшой металлический цилиндр. При подаче напряжения на катода под действием термоэлектронной эмиссии с катода начнут исходить электроны, которые в свою очередь будут приниматься анодом.

Применение электронных ламп резко повысило вычислительные возможности ЭВМ, что способствовало быстрому переходу от первых автоматических релейных вычислительных машин к ламповым ЭВМ первого поколения.

Однако, не обошлось без проблем. Использование электронных ламп омрачала их низкая надежность, высокое энергопотребление и большие габариты. Первые ЭВМ были поистине гигантских размеров и занимали несколько комнат в научно-исследовательских институтах. Обслуживание таких ЭВМ было крайне сложным и трудоемким, постоянно выходили из строя лампы, происходили сбои при вводе данных, и возникало множество других проблем. Не менее сложными и дорогостоящими приходилось делать и системы питания (нужно было прокладывать специальные силовые шины для обеспечения питания ЭВМ и делать сложную разводку, чтобы подвести кабели ко всем элементам), и системы охлаждения (лампы сильно грелись, от чего еще чаще выходили из строя).

Несмотря на это, конструкция ЭВМ быстро развивалась, скорость вычисления достигала нескольких тысяч операций в секунду, емкость ОЗУ – порядка 2048 машинных слов. В ЭВМ первого поколения программа уже хранилась в памяти, и использовалась параллельная обработка разрядов машинных слов.

Создаваемые ЭВМ, в основном, были универсальными и использовались для решения научно-технических задач. Со временем производство ЭВМ становится серийным, и они начинают использоваться в коммерческих целях.

В этот же период происходит становление архитектуры Фон-неймановского типа, и многие постулаты, нашедшие свое применение в ЭВМ первого поколения, остаются популярными и по сей день.

Основные критерии разработки ЭВМ, сформулированные Фон-Нейманом в 1946 году, перечислены ниже:

1. ЭВМ должны работать в двоичной системе счисления;

2. все действия, выполняемые ЭВМ, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательного набора команд. Каждая команда должна содержать код операции, адреса операндов и набор служебных признаков;

3. команды должны храниться в памяти ЭВМ в двоичном коде, так как это позволяет:

а) сохранять промежуточные результаты вычислений, константы и другие числа в том же запоминающем устройстве, где размещается программа;

б) двоичная запись команд позволяет производить операции над величинами, которыми они закодированы;

в) появляется возможность передачи управления на различные участки программы, в зависимости от результатов вычислений;

4. память должна иметь иерархичную организацию, так как скорость работы запоминающих устройств значительно отстает от быстродействия логических схем;

5. арифметические операции должны выполняться на основе схем, выполняющих только операции сложения, а создание специальных устройств – нецелесообразно;

6. для увеличения быстродействия необходимо использовать параллельную организацию вычислительного процесса, т.е. операции над словами будут производиться одновременно во всех разрядах слова.

Стоит отметить, что ЭВМ первого поколения создавались не с нуля. В то время уже были наработки в области построения электронных схем, например, в радиолокации и других смежных областях науки и техники. Однако, наиболее серьезные вопросы были связаны с разработкой запоминающих устройств. Ранее они практически не были востребованы, поэтому какого-либо серьезного опыта в их разработки накоплено не было. Следовательно, каждый прорыв в разработке запоминающих устройств приводил к серьезному шагу вперед в конструировании ЭВМ, так как разработка быстродействующей и емкой памяти – это неотъемлемое условие разработки мощной и быстродействующей ЭВМ.

Первые ЭВМ использовали в качестве запоминающего устройства – статические триггеры на ламповых триодах. Однако, получить запоминающее устройство на электронных лампах приемлемой емкости требовало неимоверных затрат. Для запоминания одного двоичного разряда требовалось два триода, при этом для сохранения информации они должны были непрерывно потреблять энергию. Это, в свою очередь, приводило к серьезным выделениям тепла и катастрофическому снижению надежности. В результате, запоминающее устройство было крайне громоздким, дорогим и ненадежным.

В 1944 году начал разрабатываться новый тип запоминающих устройств, основанный на использовании ультразвуковых ртутных линий задержки. Идея была заимствована из устройства уменьшения помех от неподвижных предметов и земли, разработанного для радаров во время Второй Мировой Войны.

Чтобы убрать неподвижные объекты с экрана радара отражённый сигнал разделяли на два, один из которых посылался непосредственно на экран радара, а второй задерживался. При одновременном выводе на экран нормального и запаздывающего сигналов любое появлявшееся из-за задержки и обратной полярности совпадение стиралось, оставляя только подвижные объекты.

Задержка сигнала осуществлялась с помощью линий задержки — наполненных ртутью трубок с пьезокристаллическим преобразователем на концах. Сигналы от радарного усилителя посылались на пьезокристалл в одном конце трубки, и тот, получая импульс, генерировал небольшое колебание ртути. Колебание быстро передавалось на другой конец трубки, где другой пьезокристалл его инвертировал и передавал на экран.

Ртуть использовалась, потому что её удельное акустическое сопротивление почти равно акустическому сопротивлению пьезокристаллов. Это минимизировало энергетические потери, происходящие при передаче сигнала от кристалла к ртути и обратно.

Для использования в качестве памяти, ртутные линии задержки были несколько доработаны. На принимающем конце трубки был установлен повторитель, который посылал входной сигнал обратно на вход линии задержки, таким образом, импульс, посланный в систему хранения данных, продолжал циркулировать в линии задержки, а, следовательно, сохранялся бит информации до тех пор, пока было электропитание.

Каждая линия задержки сохраняла не один импульс (бит данных), а целый набор импульсов, количество которых определялось скоростью прохождения импульса через ртутную линию задержки (1450 м/с), длительностью импульсов, интервалом между ними и длинной трубки.

Впервые такое устройство хранения данных было использовано в английской ЭВМ – ЭДСАК, вышедшей в свет в 1949 году.

Память на ртутных линиях задержки была огромным шагом вперед, по сравнению с памятью на ламповых триодах, и привела к скачку в развитии вычислительной техники. Однако, она обладала рядом серьезных недостатков:

1. линии задержки требовали строгой синхронизации с устройством считывания данных. Импульсы должны были поступать на приёмник именно в тот момент, когда компьютер был готов считать их;

2. для минимизации энергетических потерь, происходящих при передаче сигнала в линии задержки, ртуть надо содержать при температуре в 40°C, так как при этой температуре ртути удается достигнуть максимального согласования акустических сопротивлений ртути и пьезокристаллов. Это тяжелая и некомфортная работа;

3. изменение температуры ртути также приводило к уменьшению скорости прохождения звука. Приходилось поддерживать температуру в строго заданных рамках, либо регулировать тактовую частоту компьютера, подстраиваясь под скорость распространения звука в ртути при текущей температуре;

4. сигнал мог отражаться от стенок и концов трубки. Приходилось применять серьезные методы для устранения отражений и тщательно настраивать положение пьезокристаллов;

5. скорость работы памяти на ртутных линиях задержки была невелика и ограничивалась скоростью звука в ртути. В результате, она была слишком медленной и значительно отставала от вычислительных возможностей ЭВМ, что сдерживало их развитие. В результате, скорость ЭВМ с памятью на ультразвуковых ртутных линиях задержки составляла несколько тысяч операций в секунду;

6. ртуть – чрезвычайно токсичный и дорогой материал, применение которого связано с необходимостью соблюдения жестких норм безопасности.

Поэтому требовалась новая, более быстрая память для продолжения развития ЭВМ. Вскоре, после создания первой ЭВМ на ультразвуковых ртутных линиях задержки, начались работы по исследованию нового типа памяти, использующего электронно-лучевые трубки, представляющие собой модификацию осциллографических трубок.

Впервые, способ хранения данных с помощью электронно-лучевых трубок был разработан в 1946 году Фредериком Уильямсом. Изобретение Уильямсона могло сохранять всего один бит и работало следующим образом.

С помощью электронно-лучевой трубки пучок электронов фокусировался на участке пластины, покрытой специальным веществом. В результате, этот участок под действием вторичной эмиссии испускал электроны и приобретал положительный заряд, который сохранялся доли секунды, даже после отключения луча. Если через короткие интервалы времени повторять бомбардировку электронами, то заряд участка можно сохранять столько, сколько потребуется.

Если же луч, не отключая, чуть передвинуть на соседний участок, то электроны, испущенные соседним участком, будут поглощены первым участком, и он примет нейтральный заряд.

Таким образом, в ячейку, состоящую из двух смежных участков, можно быстро записывать 1 бит информации. Ячейка без заряда – 1, ячейка с положительным зарядом – 0.

Для считывания сохраненного бита информации, с противоположной стороны пластины прикреплялись электроды, измеряющие величину изменения заряда ячейки, а сама ячейка подвергалась повторному воздействию лучом электронов. В результате, независимо от первоначального состояния, она получала положительный заряд. Если ячейка уже имела положительный заряд, то изменение ее заряда было меньше, чем, если бы она имела нейтральный заряд. Анализируя величину изменения заряда, определяли значение сохраненного в этой ячейке бита.

Однако, процесс считывания данных уничтожал информацию, сохраненную в ячейке, поэтому после операции чтения приходилось повторно записывать данные. В этом процесс работы с памятью на электронно-лучевых трубках был очень похож на работу с современной динамической памятью.

Первый компьютер с такой памятью появился летом 1948 года и позволял сохранять до тридцати двух тридцати двух разрядных двоичных слов.

Со временем память на электронно-лучевых трубках была заменена памятью с магнитными сердечниками. Этот тип памяти был разработан Дж. Форрестером и У. Папяном, и введен в эксплуатацию в 1953 году.

Память на магнитных сердечниках хранила данные в виде направления намагниченности небольших ферритовых колец. Каждое кольцо сохраняло 1 бит информации, а вся память представляла собой прямоугольную матрицу.

В простейшем случае устройство памяти было следующим.

Вдоль строк матрицы через кольца пропускались провода возбуждения (на рисунке они выделены зеленым цветом). Аналогичные провода пропускались через кольца вдоль столбцов матрицы (синий цвет).

Ток, проходящий через эти провода, устанавливал направление намагниченности колец. Причем, сила тока была такова, что один провод не мог изменить направление намагниченности, а, следовательно, направление намагниченности изменялось только в кольце, находящемся на пересечении красного и синего провода. Это было необходимо, так как на каждый провод возбуждения было нанизано несколько десятков ферритовых колец, а изменять состояние нужно было только в одном кольце.

Если в выбранном кольце изменять состояние намагниченности не требовалось, то подавали ток в провод запрета (красный цвет) в направлении, противоположном току в проводах возбуждения. В результате, сумма токов была недостаточной для изменения намагниченности кольца.

Таким образом, в каждом колечке могли храниться 1 или 0, в зависимости от направления намагниченности.

Для считывания данных с выбранного ферритового кольца, на него по проводам возбуждения подавались такие импульсы тока, что их сумма приводила к намагниченности кольца в определенном направлении, независимо от первоначального намагничивания.

При изменении намагниченности кольца в проводе считывания возникал индукционный ток. Измеряя его, можно было определить, насколько изменилось направление намагниченности в кольце, а, следовательно, узнать хранимое им значение.

Как видите, процесс считывания уничтожал данные (также, как и в современной динамической памяти), поэтому после считывания было необходимо заново записать данные.

Вскоре, этот тип памяти стал доминирующим, вытеснив электронно-лучевые трубки и ультразвуковые ртутные линии задержки. Это дало еще один скачок в производительности ЭВМ.

Дальнейшее развитие и совершенствование ЭВМ позволило им прочно занять свою нишу в области науки и техники.

К числу передовых ЭВМ первого поколения можно отнести:

ENIAC — первый широкомасштабный электронный цифровой компьютер, созданный в 1946 году по заказу армии США в лаборатории баллистических исследований для расчётов таблиц стрельбы. В эксплуатацию введен 14 февраля 1946 года;

EDVAC — одна из первых электронных вычислительных машин, разработанная в лаборатории баллистических исследований армии США, представленная публике в 1949 году;

EDSAC — электронная вычислительная машина, созданная в 1949 году в Кембриджском Университете (Великобритания) группой во главе с Морисом Уилксом;

UNIVAC — универсальный автоматический компьютер, созданный в 1951 году Д. Моучли и Дж. Преспер Эккерт;

IAS — ЭВМ Института Перспективных Исследований, разработанная под руководством Дж. Неймана в 1952 году;

Whirlwind – ЭВМ, созданная в Массачусетском Технологическом Университете в марте 1951 года;

МЭСМ — Малая Электронная Счетная Машина – первая отечественная ЭВМ, созданная в 1950 году С.А. Лебедевым;

БЭСМ — Большая Электронная Счетная Машина, разработанная Институтом Точной Механики и Вычислительной Техники Академии наук СССР.

Все эти и многие другие вычислительные машины первого поколения подготовили надежную стартовую площадку для победного марша ЭВМ по всему миру.

Стоит отметить, что не было резкого перехода от ЭВМ первого поколения на электронных лампах к ЭВМ второго поколения на транзисторах. Электронные лампы постепенно заменялись, вытесняясь твердотельными транзисторами. В первую очередь, были вытеснены электронные лампы из устройств хранения данных, а затем постепенно они вытеснялись из арифметико-логических устройств.

Слева, схематично изображен переход от чисто ламповых ЭВМ к ЭВМ второго поколения.

За время существования ламповых ЭВМ их структура, изображенная на рисунке ниже, не претерпела серьезных изменений. Переход ко второму поколению ЭВМ также не внес существенных изменений в их структурное построение. В основном, изменилась только элементная база. Серьезные изменения структуры построения ЭВМ начались ближе к третьему поколению ЭВМ, когда начали появляться первые интегральные схемы.

С помощью устройства ввода данных (УВв), в ЭВМ вводились программы и исходные данные к ним. Введенная информация целиком или полностью запоминалась в оперативном запоминающим устройстве (ОЗУ). Затем, при необходимости, она заносилась во внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), откуда по мере надобности могла подгружаться в ОЗУ.

После ввода данных или считывания их из ВЗУ, программная информация, команда за командой, считывалась из ОЗУ и передавалась в устройство управления (УУ).

Устройство управления дешифрировало команду, определяло адреса операндов и номер следующей команды, которую нужно было считать из ОЗУ. Затем, путем принудительной координации всех элементов ЭВМ, УУ организовывало исполнение команды и запрашивало следующую. Цепи сигналов управления показаны на рисунке штриховыми линиями.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняло арифметические и логические операции над данными. Основной частью АЛУ является вычислительное ядро, в состав которого входят сумматоры, счетчики, регистры, логические преобразователи и др.

Промежуточные результаты, полученные после выполнения отдельных команд, сохранялись в ОЗУ. Результаты, полученные после выполнения всей программы вычисления, передавались на устройство вывода (УВыв). В качестве УВыв использовались: экран дисплея, принтер, графопостроитель и т.д.

Как видно из приведенной выше структурной схемы, ЭВМ первого поколения имели сильную централизацию. Устройство управления отвечало не только за выполнение команд, но и контролировало работу устройств ввода и вывода данных, пересылку данных между запоминающими устройствами и другие функции ЭВМ. Также были жестко стандартизированы форматы команд, данных и циклов выполнения операций.

Все это позволяло несколько упростить аппаратуру ЭВМ, ужасно сложную, громоздкую и без изысков организации вычислительного процесса, но значительно сдерживало рост их производительности.

Первая ЭВМ на электронных лампах была создана в США и называлась ЭНИАК. Она оказала существенное влияние на направление развития вычислительной техники. Вскоре, за примером США последовали и многие другие промышленно-развитые страны (Великобритания, Швейцария, СССР и др.), уделявшие развитию вычислительной техники в послевоенный период много внимания.

Однако, наибольшее значение в развитии вычислительной техники оказали исследования, проводимые в США, СССР и Великобритании. В других же странах, например во Франции, ФРГ, Японии, ЭВМ, относящиеся к первому поколению, не получили серьезного развития. В частности, для ФРГ, Испании и Японии даже трудно отделить рамки перехода от ЭВМ первого поколения к ЭВМ второго поколения, так как, наряду с первыми ламповыми ЭВМ, в конце пятидесятых годов начинали создаваться и первые ЭВМ на полупроводниковой основе.

Список используемой литературы

1. История развития вычислительной техники. Ланина Э.П. ИрГТУ, Иркутск – 2001 г.

2. Развитие вычислительной техники. Апокин И.А. М., «Наука», 1974 г.

3. Курс физики. Трофимова Т.И. Москва «Высшая школа», 2001 г.

История развития компьютеров — Информатика, информационные технологии

Общее, что есть в строении ЭВМ относят к понятию архитектуры. Важно отметить, что целью такой общности в конечном счете служит вполне понятное стремление: все машины одного семейства, независимо от их конкретного устройства и фирмы-производителя, должны быть способны выполнять одну и ту же программу (на практике из-за постоянного роста вычислительной мощности техники чаще используется менее жесткий принцип совместимости снизу вверх: все программы данной модели выполнимы на более старших). Отсюда неизбежно следует вывод, что с точки зрения архитектуры важны не все сведения о построении ЭВМ, а только те, которые могут как-то использоваться при программировании и “пользовательской” работе с ЭВМ.

Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:

структура памяти ЭВМ;
способы доступа к памяти и внешним устройствам;
возможность изменения конфигурации компьютера;
система команд;
форматы данных;
организация интерфейса.

Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.

Первое поколение ЭВМ 1948 – 1958. Компонентная база компьютеров первого поколения- это электронные лампы. Они предназначались для решения научно-технических задач. Такими машинами обладали военные ведомства и государственные институты. Их стоимость была на столько велика, что даже крупные корпорации не могли приобрести их. Эти машины были огромных размеров и весили порядка 5 – 30 тонн, занимали площадь в несколько сотен квадратных метров. Так что зачастую для них нужны были отдельные помещения, а иногда и целые здания. Потребительская мощность таких машин измерялась сотнями киловатт энергии. К примеру машина ЭНИАК потребляла 150 кВт. Некоторые из них оперировали десятичными числами, такие как Марк-1, а не двоичными как существующие машины.

Вычислительная мощность составляла всего несколько тысяч операций в секунду. К примеру на такие операции как сложение, вычитание требовалось несколько секунд. На деления и умножение уходило до нескольких десятков секунд. А на вычисление логарифма или тригонометрической функции понадобилось больше минуты.

Элементной базой компьютеров этого поколения были: электромеханические реле, которые быстро ломались и создавали сильный шум как в производственном цехе, электронно-вакуумные лампы срок службы которых не превышал несколько месяцев. Их в машине было десятки тысяч.

ЭВМ первого поколения были полностью программируемые машины. Что их и отличало от арифмометров и калькуляторов. Но программировать на таких компьютерах было довольно сложно. Т.к. языков высокого и низкого уровня (ассемблер) уровня не было. Все инструкции компьютеру давались в машинном коде. Чтобы работать на таком компьютере нужно было быть не только профессиональным программистом, но и опытным инженером- электронщиком. Программировалась машина путем изменения положения переключателей и тумблеров на ее лицевых панелях, которые были почти на всем корпусе машины. Модификация программы была равносильна десяти минутной физкультурной зарядке.

Объем оперативной памяти составлял от 512 до 2048 байт. Память ЭВМ представляла из себя трубки, заполненные ртутью, кристаллы распространялись по трубке и сохраняли информацию. Под конец первого поколения и на начало второго стали выпускать память на магнитных сердечниках.

К компьютерам первого поколения относятся МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина, разработанная в институте электротехники АН УССР под руководством С.А. Лебедева 1950 г. К первому поколению относятся и такие машины как БЭСМ, Урал, М-2, Стрела.

Отечественный компьютер первого поколения БЭСМ-2. В нем было около 4 000 электронных ламп.

Второе поколение ЭВМ 1959 – 1967. Элементной базой второго поколения стали полупроводники. Транзисторы пришли на смену не надежным электронно-вакуумным лампам. Транзисторы значительно уменьшили компьютеры в размере и стоимости. Один транзистор способен заменить несколько десятков электронных ламп. При этом тепловыделение значительно уменьшилось и потребление электроэнергии тоже, а скорость работы стала выше. Если сравнивать машины первого и второго поколения, то на примере это выглядело так. Марк-1 это компьютер первого поколения, занимавший огромный зал. Его высота 2,5 м и длина 17 м и при этом он стоил 500 тыс. долларов. PDP-8 – ЭВМ второго поколения. Размером с холодильник, и при этом он стоил всего 20 тыс. долларов.

Слово транзистор происходит от двух английских слов transfer – переносить, resistor – сопротивление. Полупроводниковый прибор, который работает как переключатель. Современные транзисторы делаются на основе монокристального полупроводника.

Предшествующие ламповые компьютеры нуждались в дополнительном оборудовании. В подвалах вычислительных центров находились средства электропитания кондиционирования воздуха. С приходом второго поколения ЭВМ, потребность в них отпала.

Применялась также память на магнитных сердечниках. Представляя собой матрицу маленьких колец, которые поляризовались в двух направлениях. Что соответствовало одному биту информации. Технология отлично подходила в качестве оперативной памяти ЭВМ. Платы собирались почти вручную и были очень дорогие. А их объем составлял около 32 Кб.

В машине UNIVAC и LARC впервые начали использоваться магнитные барабаны. IBM для своих ЭВМ IBM 1401, IBM 1410 применили магнитные диски.

В чем отличие второго поколения от первого? В их элементной базе транзисторы заменили лампы, возросла производительность, уменьшилась потребление электроэнергии, уменьшилось выделение тепла. Нет необходимости в мощном кондиционировании помещений.

Среди советских компьютеров второго поколения стал Минск-22. Он мог выполнять до пяти тысяч элементарных операций в секунду. Его оперативная память была построена на ферритовых сердечниках, объемом порядка шести – восьми тысяч чисел. Последующая модель Минск-32 могла выполнять уже 250 тысяч операций в секунду. Объем оперативной памяти составлял 65 536 байт.

PDP-8 компьютер второго поколения. Производство корпорации DEC.

С появлением компьютеров второго поколения расширилась сфера их применения. От правительственных и военных учреждении они стали появляться в частных организациях, институтах. Главным образом за счет снижения стоимости машин и развитию программного обеспечения. Начали создавать специальное системное программное обеспечение. Появились системы пакетной обработки информации. Именно для компьютеров второго поколения начали разрабатывать операционные системы. Это значительно ускорило управление ЭВМ.

Большое внимание уделяли усовершенствованию программированию машин. В 50-х стали появляться первые языки программирования: B0, Fact, MathMatic и другие. Вслед за ними появились языки высокого уровня Fortran, Algol. В дальнейшем стали разрабатывать библиотеки, в которых хранились ранее созданные функции. Написанные один раз, вызывались они повторно.

Третье поколение ЭВМ 1968 – 1973. Интегральные схемы стали элементной базой компьютеров третьего поколения. Интегральная схем- это схема изготовленная на полупроводниковом кристалле и помещенная в корпус. Иногда интегральную схему называют – микросхемой или чипом. Chip в переводе с английского – щепка. Это название он получил из-за своих крошечных размеров. Первые микросхемы появились в 1958 году. Два инженера почти одновременно изобрели их не зная друг о друге. Это Джек Килби и Роберт Нойс. Первая советская ИС была создана с опозданием на три года. Но широкое применение интегральных схем началось лишь в начале 70-х годов. Эти чипы навсегда изменили образ вычислительных машин. В компьютерах третьего поколения, одна интегральная схема могла заменить до тысячи транзисторов и других базовых элементов. А каждый такой элемент мог заменять до нескольких десятков электронных ламп. Это давало огромную миниатюризацию и снижение себестоимости производства ЭВМ.

Для массового производства таких микросхем начали создавать отдельные производственные линии. Качество конечного продукта было достигнуто не сразу. По мере накопления опыта, наладили полный технологический процесс. Размер чипа может составлять несколько миллиметров. А размеры элементов измеряются в микронах.

Такое достижение в области миниатюризации дало возможность создавать компьютеры, размер которых был как письменный стол. Не нужны были отдельные помещения и целые залы. Весь вычислительный центр мог вмещаться в одной комнате. И для обеспечения питания таких ЭВМ достаточно два – четыре киловатта. И самое главное, что надежность компьютеров третьего поколения не намного уступает сегодняшней техники.

ЭВМ третьего поколения можно было встретить на борту самолета, корабля, подводной лодке, спутнике. Ощутимые плоды микроминиатюризации. Эти машины называли Мини-ЭВМ. И не смотря на то, что алфавитно-цифровые дисплеи появились еще во втором поколении машин. На третьем они окончательно закрепились. И стали неотъемлемой частью компьютера.

Одно из наиболее важных отличай второго и третьего поколения это появление открытой архитектуры ЭВМ. Яркий пример компьютер System/360 производство IBM. Открытая архитектура позволяет легко ремонтировать, заменять комплектующие. И самое главное, одни комплектующие могут подходить к разным моделям ЭВМ и даже к разным производителям ЭВМ. Производство этой серии машин начался 1964 г. И был крупнейшем успехом корпорации IBM. Она стала стандартом компьютеров во всем мире. В советской России, через восемь лет, появились ЭВМ ЕС (Единая Серия): ЭВМ ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1060. В разработке этой серии учувствуют Болгария, Венгрия, Чехия. Начинается выпуск советских ЭВМ: Мир-31, Мир-32, АСВТ М-6000, АСВТ М-7000. Выпускаются так же более компактные ЭВМ: Электроника-79, Электроника-100, Электроника-125, Электроника-200.

ЭВМ ЕС-1010. Имеет быстродействие в 10 тысяч операций в секунду. ЕС-1020 быстродействие 20 тысяч операций в секунду, ОЗУ в 64 Кб, внешняя память на магнитных лентах и дисках.

Более мощным становиться программное обеспечение ЭВМ. Появляются первые текстовые редакторы. Но широкое распространение они так и не получают. Слишком дорого использовать Мини-ЭВМ вместо печатной машинки. Появляются системы управления базами данных. Они начинают повсеместно использоваться коммерческими организациями. Некоторые приобретают компьютеры только ради создания и управления своими базами данных. Компьютеры третьего поколения перестали быть роскошью для предприятий.

Первое и второе поколение машин использовали только военные, государственные ведомства и институты. Теперь они становятся доступными даже для не больших компаний. Средняя цена машины третьего поколения составляет 20-30 тыс. долларов. Что вполне под силу многим организациям. Появляются автоматизированные системы проектирования.

Возникает огромная потребность в прикладном программном обеспечении. Как следствие каждое предприятие нанимает свой штат программистов, которые решают текущие задачи. Рынка программного обеспечения как такового еще нет. Поэтому купить нужную программу или библиотеку невозможно. Многие ЭВМ третьего поколения, как и предыдущих поколений, не совместимы между собой аппаратно и программно. IBM, своей машиной System/360, только начинает исправлять эту ошибку.

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. 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. 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

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:

Проблема теплоотвода. Чем выше степень интеграции схемы , тем выше тепловыделение. Требуется постоянное охлаждение, без которого интегральная схема может перегреться и сгореть.

Проблема межсоединений элементов, контроля параметров.

Большие интегральные схемы уже начали применять в третьем поколении. Один из самых популярных компьютеров четвертого поколения это IBM System/370. Который в отличии 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.

Пятое поколение ЭВМ 1982 – наши дни.

Первое поколение- ламповые компьютеры,

второе поколение – транзисторные,

третье поколение – интегральные схемы,

четвертое поколение – микропроцессоры.

Но пятое поколение не имеет отношение к данной градации. Как предыдущее поколения. Пятое поколение компьютеров это название «плана действий» по развитию IT-индустрии. И не смотря на то, что пятое поколение базируется на микропроцессорах как и четвертое т.е. у них общая элементная база. А именно по этому критерию разделяют компьютеры на поколения. Тем не менее сегодняшние компьютеры относят к пятому поколению.

Япония начала свою широкомасштабную программу в начале 80-х. Их цель не изменять элементную базу компьютеров. А изменить и совершенствовать, технические подходы, методы программирования и развивать научное направление в области искусственного интеллекта. На начало своего проекта Япония вложила пол миллиарда долларов США. На тот момент она не была настолько технически развита как США, Европа. Министерство международной торговли и промышленности Японии поставило четкую цель – пробиться в лидеры. Именно в то время зародился термин «пятое поколение компьютеров». ЭВМ пятого поколения должны достигнуть сверхпроводимости и в них должно быть интегрировано огромное количество процессоров на одной подложке.

Японский центр по развитию и обработки информации поставил перед собой цели. Главной из них было развитие технологий по логической обработке знаний, одно из ведущих направлений искусственного интеллекта. Создание рабочих станций с высокой производительностью и распределенными функциями. Создание суперкомпьютеров пятого поколения для научных вычислений, которые будут оперировать огромными базами данных и базами знаний.

Одним из способов повышения производительности ЭВМ пятого поколения это реализация программных решений на аппаратном уровне, научные достижения в области искусственного интеллекта, необходимость переводить на практическую базу, машинный набор текста под диктовку с распознаванием речи, программный переводчик с языка на язык и программно определить смысл текста для принятия решения о том, в какую рубрику необходимо его поместить. Супер ЭВМ должны были решать задачи массового применения.

Данный проект Япония планировала завершить за 10 лет. И к началу 90-х выйти на новый уровень технического развития. На тот момент Япония прочно завоевала рынок бытовой электроники и автомобильной промышленности, что очень сильно беспокоило США. В ответ американцы начали развивать собственные программы в области параллельных вычислений. Наиболее крупными проектами занималась американская корпорация по Микроэлектроники и Компьютерной Технологии (MCC). Европа уверенна в будущем параллельных вычислений и начинает планы в этой отрасли Британская компания Alvey.

В советском союзе предприняли попытку не отстать от западных коллег. Было желание создать свой прототип ЭВМ пятого поколения. Для будущего мультипроцессорного компьютера, придумали яркое название «МАРС». Но уже тогда отставание от японцев, в области микроэлектроники, было на 10-15 лет. Весь проект базировался на старых инженерно-технических решениях. И морально устаревших языках программирования типа Модула-2. Удалось создать многопроцессорный компьютер «МАРС». Это было его единственное отличие от остальных ЭВМ. И данная машина не соответствовала определению: «компьютер пятого поколения».

Однако реализация проекта «компьютер пятого поколения» оказалось сложнее чем предполагалась изначально и не осуществима за десять лет. В качестве базового языка для ЭВМ пятого поколения, был выбран функциональный язык программирования «Пролог». Но он не поддерживал параллельные вычисления. Его работа в мультипроцессорной среде оказалась не эффективна. Не смотря на все попытки модернизировать его. Было принято решение по созданию новых типов языков программирования. Данная задача оказалась весьма сложной. Корпорациями занимающееся разработкой программного обеспечения были предложены новые языки. Но каждый из них обладал существенными недостатками. Что не позволяло в полной степени использовать параллельные вычисления.

Возникли и аппаратные трудности для создания ЭВМ пятого поколения. Техническое развитие быстро преодолело те трудности, которые перед началом проекта считались не выполнимыми. Параллельная работа нескольких процессоров, не давала той высокой производительности, на которую изначально рассчитывали. Разработанные в лаборатории машины быстро устаревали. Появлялись коммерческие компьютеры, которые по скорости уже превосходили их. Проект под названием «ЭВМ пятого поколения» оказался не удачным. Т.к. развитие информационных технологий пошло по другому пути.

Появился графический интерфейс пользователя. Который изначально не был предусмотрен в компьютерах пятого поколения. Появился Интернет, который изменил представления о структуре хранения и обработки информации. Развивались поисковые машины, которые использовали новые методы обработки данных.

Статьи к прочтению:

Компьютеры. Современные чудеса

Документ Microsoft Word — Поколения компьютеров Появление ЭВМ прежде всего диктовалось потребностями

Поколения компьютеров

Появление ЭВМ прежде всего диктовалось потребностями

физических и инженерных наук. Успехи этих наук в свою

очередь приводили к совершенствованию ЭВМ.

Приблизительно каждые 10 лет происходил качественный

скачёк в развитии вычислительной техники, поколение

сменялось новым поколением.

Признаки, отличающие одно поколение ЭВМ от другого:

· элементная база;

· быстродействие;

· объём оперативной памяти;

· устройства ввода/вывода;

· программное обеспечение.

Итак, историю вычислительных машин принято рассмат-

ривать по поколениям.

Первое поколение ЭВМ (1946-1954) — это время

становления архитектуры машин фон-неймановского типа,

построенных на электронныхлампах с быстродействием

около 2-10 тыс. арифметических операций в секунду и объ-

емом ОП до 2 Кбайт. Программные средства были представ-

лены машинным языком конкретной машины и языком «ас-

семблер». Для ввода-вывода использовались перфоленты,

перфокарты, магнитные барабаны и печатающие устройства.

Начало работ по созданию компьютеров в СССР относится к

1948 г. К первому поколению относится отечественная вы-

числительная машина МЭСМ (малая электронная счетная

машина), созданная в 1951 г. под руководством Сергея

Александровича Лебедева. Кроме машин серий МЭСМ и БЭСМ

(БЭСМ-1 — большая электронная счетная машина), в СССР

выпускались машины других серий (например, Урал-1, М-1),

созданные под руководством И.С.Брука и М.А.Карцева,

Б.И.Рамеева, В.М.Глушкова, Ю.А.Базилевского и других

отечественных конструкторов и теоретиков информатики.

Несмотря на ограниченность возможностей, эти машины

позволили выполнить сложнейшие расчёты, необходимые

для прогнозирования погоды, космических исследований,

решений задач атомной энергетики и др.

Второе поколение ЭВМ (1955-1964)- это использование

транзистора в качестве переключательного элемента (вместо

Грейс Хоппер | Биография и факты

Грейс Хоппер , полностью Грейс Мюррей Хоппер , урожденная Грейс Брюстер Мюррей , (родилась 9 декабря 1906 года, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США — умерла 1 января 1992 года, Арлингтон, Вирджиния), американский математик и контр-адмирал военно-морского флота США, который был пионером в разработке компьютерных технологий, помогал в разработке UNIVAC I, первого коммерческого электронного компьютера, и военно-морских приложений для COBOL язык).

После окончания колледжа Вассар (BA, 1928), Хоппер поступил в Йельский университет (MA, 1930; доктор философии, 1934). Она преподавала математику в Вассаре, прежде чем поступить в Военно-морской резерв в 1943 году. Она стала лейтенантом и была назначена в Бюро расчетов артиллерийского отдела Гарвардского университета (1944), где работала над Mark I, первым крупномасштабным автоматическим калькулятором и калькулятором. предшественник электронно-вычислительных машин. Она написала первое компьютерное руководство « A Manual of Operation for the Automatic Sequence Controlled Calculator » (1946), в котором описывалось, как работать с Mark I, и было первым подробным описанием того, как программировать компьютер.Она осталась в Гарварде в качестве гражданского научного сотрудника, продолжая свою военно-морскую карьеру в качестве резервиста. После того, как мотылек проник в схемы Mark I, она ввела термин bug для обозначения необъяснимых компьютерных сбоев.

Хоппер, Грейс Мюррей
Грейс Мюррей Хоппер работает в Бюро расчетов боеприпасов в Гарвардском университете, 1946.
Министерство обороны США
Британская викторина
Числа и математика
A-B-C, 1-2-3… Если вы считаете, что подсчет чисел похож на чтение алфавита, проверьте, насколько свободно вы говорите на языке математики в этой викторине.
В 1949 году Хоппер присоединилась к Eckert-Mauchly Computer Corp., где она разработала один из первых компиляторов, который переводил инструкции программиста в компьютерные коды, и придумала слово compiler . Как главный программист она работала над дизайном UNIVAC I. Она осталась в фирме, когда она была поглощена Remington Rand (1951) и Sperry Rand Corp. (1955). В 1957 году ее подразделение разработало Flow-Matic, первый англоязычный компилятор обработки данных, в котором было много функций, которые вдохновили на разработку COBOL. Ее разработка компиляторов для COBOL и ее решительная защита языка привели к его широкому использованию в 1960-х годах. В 1966 году она уволилась из военно-морского флота в звании командующего, но в следующем году была отозвана на действительную военную службу, чтобы помочь стандартизировать компьютерные языки военно-морского флота. В 1983 году ее повысили до коммодора, а в 1985 году она получила звание контр-адмирала. В возрасте 79 лет она была самым старым офицером на действительной военно-морской службе США, когда снова вышла на пенсию в 1986 году.
Хоппер, Грейс Мюррей
Грейс Мюррей Хоппер выступает на церемонии закладки фундамента Grace M.Региональный центр автоматизации данных ВМС Хоппера, Сан-Диего, Калифорния, 1985.
Ph3 Майкл Флинн / США. Министерство обороны
Хоппер был избран научным сотрудником Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (1962) и был назван первым человеком года в области информатики Ассоциацией управления обработкой данных (1969). Когда в 1991 году она была награждена Национальной медалью технологий, она сказала: «Если вы спросите меня, каким достижением я горжусь больше всего, ответом будут все молодые люди, которых я тренировал за эти годы; это важнее, чем написание первого компилятора.». В 2016 году она была посмертно награждена Президентской медалью свободы.
Сколько поколений компьютеров
Сегодня я покажу вам простой способ выучить Последние поколения компьютеров с 1-го по 5-е с примерами и примечаниями.
Это определение лучше всего во всем Интернете.
В этом посте подробно объясните различные поколения компьютеров.
Обещаю, после прочтения этого определения вам не нужно будет читать какое-либо другое определение. Фактически, наш читатель удовлетворен этим сообщением в блоге.
Какие поколения компьютеров?
Определение поколений компьютеров — Обновление компьютера время от времени делало компьютер еще более мощным, сам этот процесс называется поколением компьютера.
Компьютерное поколение говорит о шаговой технологии.
Он обеспечивает основу для роста компьютерной индустрии. Первоначально поколение чередов использовалось для различения различных аппаратных технологий.
Читайте также — Что такое полная форма компьютера?
Предлагаемое видео о пяти поколениях компьютеров для лучшего понимания.
Последнее и текущее поколение компьютеров
Люди очень запутались в этой теме, что такое последнее поколение компьютеров и ноутбуков.
Компьютеры с 5-го по 11-е поколения — это текущее и последнее поколение компьютеров в 2021 году.
Эти поколения компьютеров легко доступны на рынке, и вы можете купить их на Amazon.
Надеюсь, вы понимаете.
Поколение компьютеров с 1 по 5 таблицы
Поколения компьютеров с 1 по 5 таблицы и диаграммы приведены ниже.
Сколько существует поколений компьютеров?
Существует пять поколений компьютеров. Обсуждаю поколение компьютеров с 1-го по 5-е с изображениями.
Компьютер 1-го поколения
Компьютер 2-го поколения
Компьютер 3-го поколения
Компьютер 4-го поколения
Компьютер 5-го поколения
Компьютер первого поколения (1940 — 1956)
Первые Поколение компьютеров , изобретенных между 1940 и 1956 годами.Во время Второй мировой войны разные страны начали разрабатывать компьютеры, чтобы они работали быстро.
1-е поколение компьютеров использовало технологию Vacuum Tubes .
Электронный компьютер первого поколения Mark-1 и другие устройства того времени стали возможными благодаря изобретению Vacuum Tubes , который представлял собой устройство из треугольного стекла, которое могло управлять и усиливать электронные сигналы.
Компьютеры первого поколения были очень большими по размеру, им требовалось место для их хранения.
Эти компьютеры на электронных лампах — это первое поколение компьютеров.
Изображение первых поколений компьютеров приведено ниже.
Изображение вакуумной трубки
Преимущества компьютера первого поколения
1.) Есть много преимуществ и особенностей первого поколения компьютеров.
2.) Ламповые лампы были единственным электронным компонентом, доступным в те дни.
3.) Технология вакуумных ламп стала возможной.
4.) Эти компьютеры были самым быстрым вычислительным устройством того времени, они могли выполнять вычисления за миллисекунды.
5.) Компьютеры первого поколения работают под управлением операционной системы пакетной обработки.
6.) В этом поколении использовались перфокарты, бумажная лента и магнитная лента.
7.) Это поколение использовало машинный код в качестве языка программирования.
Недостатки компьютера первого поколения
Ниже приводится множество недостатков компьютера первого поколения.
1.) На массовые.
2.) Нужен AC.
3.) Нет переносного.
4.) Используется ограниченное поле.
5.) Медленные устройства ввода и вывода.
6.) Потреблено большое количество электроэнергии.
7.) Требуется обслуживание этих компьютеров.
8.) Эти поколения компьютеров были очень дорогими.
9. ) Коммерческое производство было трудным и дорогостоящим.
10.) Компьютеры первого поколения были очень большими по размеру и весили около 30 тонн.
11.) Тысячи использованных электронных ламп излучали большое количество тепла и частоту перегораний.
Пример первого поколения компьютеров
Некоторые примеры первого поколения компьютеров.
В этих компьютерах использовалась технология вакуумных ламп, см. Ниже.
ENIAC
EDVAC
UNIVAC
IBM-701
IBM-650
Компьютеры второго поколения (1956-1963)
Второе поколение вычислительных в период с 1956 по 1963 год говорят о компьютере второго поколения.
Компьютеры второго поколения были изготовлены на транзисторе вместо электронных ламп.
Компьютеры второго поколения были более мощными, надежными и менее дорогими, они работали меньше, чем компьютеры первого поколения.
Память компьютера второго поколения сравнивалась с магнитопроводом.
Магнитный диск и магнитная лента были основными носителями данных, используемыми во вторичной памяти.
Транзисторы были меньше, чем электронная лампа, а транзисторы были намного быстрее, чем электронная лампа по скорости.
Компьютеры использовали пакетную обработку и операционную систему многопрограммирования.
Изображение второго поколения компьютера представлено ниже.
Изображение транзисторов
Преимущества и недостатки компьютеров второго поколения
Есть много преимуществ и недостатков компьютеров второго поколения.
Достоинства 2-го поколения
Транзисторы б.у.
Меньше по размеру и потребляет меньше энергии.
Имеет меньшую теплопроизводительность.
Сравнительно быстрее и переигрывает.
Дешевле компьютера первого поколения.
Эти компьютеры могли выполнять любые вычисления за микросекунды, и их скорость была высокой.
Недостатки 2-го поколения
Требуется кондиционер.
Техническое обслуживание требовалось всегда.
Коммерческое производство было трудным и дорогостоящим.
Этот компьютер использовался для определенной цели.
Примеры второго поколения компьютера
Ниже приведены некоторые примеры второго поколения компьютера:
IBM 7094
IBM 1620
CDC 1604
CDC 3600
UNIVAC1108
Honeywell 400
Третье поколение компьютеров (1964 — 1971)
Третье поколение компьютерных преимуществ в электронных технологиях передается, и преимущества технологии микроэлектроники могут позволить интегрировать большое количество элементов схем в очень маленькая поверхность кремния, известная как микросхема.
Эта новая технология получила название «Интегральная схема » (IC).
Третье поколение было испытанием интегрированной технологии и компьютера, чем разработано с использованием интегральной схемы, которое было названо третьим поколением компьютеров.
Компьютер третьего поколения меньше по размеру, чем компьютер второго поколения, и быстрее второго поколения по сравнению с его скоростью.
Интегральные схемы также используются в современных компьютерах.
Интегральные схемы (IC) были изобретены Робертом Нойсом и Джеком Килби.
Изображение интегральной схемы (ИС)
Преимущества компьютеров третьего поколения
Компьютеры третьего поколения обладают множеством преимуществ.
Преимущества компьютеров третьего поколения.
1. Дешевле, чем старый компьютер.
2. Легко заменяется и обслуживается.
3. Уменьшение габаритов и веса.
4. Для ввода использовались мышь и клавиатура.
5. Компьютеры этого поколения Очень быстрые и доступные для перепродажи.
6. Данные поколения компьютеров потребляли меньше электроэнергии.
7. Эти поколения компьютеров поддерживают язык высокого уровня.
8. Поколение этого компьютера было способно хранить большие данные.
9. Компьютер этого поколения был намного быстрее, чем компьютеры первого и второго поколения.
Недостатки компьютеров третьего поколения
У компьютеров третьего поколения много недостатков.
Требуется кондиционер.
Интегральные схемы (ИС) Микросхемы сложно обслуживать.
Компьютеры этого поколения были очень дорогими.
Примеры компьютеров третьего поколения
Ниже приведены некоторые примеры компьютеров третьего поколения:
IBM-360 series
Honeywell-6000 series
PDP (personal data processor )
IBM 370/168
TDC — 316
PDP-8
PDP-11
ICL2900
IBM 370
Компьютеры четвертого поколения (1972-2010)
Интегральная схема содержала всего от 10 до 20 компонентов. Эта технология была названа маломасштабной интегральной схемой (SSI).
В компьютерах 4-го поколения используется микропроцессорная технология .
Последний с преимуществом в технологии производства Интегральная схема (I.C).
Становится возможным объединить до сотни компонентов в одной микросхеме.
Эта технология может быть известна как Среднемасштабная интегрированная (M.S.I).
Затем наступила эра крупномасштабной интеграции, когда стало возможным объединить более 5000 комментариев в одном чипе.
Принято считать, что будет интегрировано более миллиона компонентов или что один чип известен как Very технология крупномасштабной интеграции (VLSI).
Компьютеры четвертого поколения стали более мощными, компактными и дешевыми за счет использования микропроцессоров.
Скорость компьютеров этого поколения намного выше, чем у компьютеров первого, второго и третьего поколения.
В микропроцессоре много транзисторов , резисторов и диодов работают вместе.
Это поколение использовало разделение времени, сети реального времени, распределенную операционную систему.
Это поколение компьютеров использовало язык высокого уровня, такой как — ORTRAN, COBOL, BASIC, Pascal, C, C ++, Java и DBASE и т. Д.
Образ микропроцессора
Преимущества и недостатки четвертого поколения компьютер
У компьютеров 4-го поколения много достоинств и недостатков.
Преимущества компьютеров 4-го поколения
1. Работайте с большой скоростью.
2. Увеличьте объем памяти.
3. Уменьшение габаритов и веса.
4. Требуется очень мало обслуживания.
5. Низкие затраты на труд для простого человека.
6. Б / у микросхемы с техническим названием V.LS.T.
7. При использовании компьютера переменного тока не требуется.
8. Компьютеры этого поколения были портативными и надежными.
9. Компьютеры этих поколений выделяют слишком мало тепла.
10. Все типы языков высокого уровня поддерживают этот тип компьютера.
11. Эффективно увеличено за счет операционной системы и языка программирования.
12. Этот компьютер способен выполнять любые вычисления быстрее, чем предыдущее поколение.
Недостатки компьютеров четвертого поколения.
Для изготовления ИС требуются передовые технологии.
Разработка и производство микропроцессоров очень сложны.
Кондиционирование воздуха требуется во многих случаях из-за наличия IC.
Примеры компьютеров четвертого поколения
Ниже приведены некоторые примеры компьютеров четвертого поколения:
DEC10
STAR 1000
PDP11
CRAY-1 (Суперкомпьютер)
CRAY-X –MP (Суперкомпьютер)
Компьютеры пятого поколения (2010 г. — настоящее время)
Компьютеры пятого поколения основаны на искусственном интеллекте .
В этом поколении используется технология Ultra Large Scale Integration ( ULSI ).
Используется для изготовления микросхемы микропроцессора.
Этот чип содержит десять миллионов электронных компонентов.
Использование этой технологии также будет в будущем, и эта технология будет время от времени обновляться.
Эта технология работает в системе параллельной обработки , поисковая система Google также использует эту технологию.
Это поколение компьютеров использовало языки высокого уровня, такие как — c, c ++, java и.Net и др.
Это поколение сделало очень полезные мультимедийные приложения (текст, графика, аудио, видео и анимация).
Включает различные термины в области искусственного интеллекта, которые приведены ниже:
Робототехника.
Нейронные сети.
Игра играет.
Обработка естественного языка.
Разработайте экспертную систему для решения реальной жизненной ситуации.
Образ искусственного интеллекта
Преимущества и недостатки компьютеров пятого поколения
У компьютеров пятого поколения есть много преимуществ и недостатков.
Преимущества компьютеров пятого поколения.
Он доступен в различных размерах и с большим количеством функций.
Это самые быстрые и мощные компьютеры на сегодняшний день.
Эта технология работает в системе параллельной обработки.
Компьютеры этого поколения доступны по более низкой цене.
Они универсальны для связи и совместного использования ресурсов.
Технология искусственного интеллекта (AI), используемая в пятом поколении.
Компьютеры этого поколения доступны во всех размерах и с уникальными характеристиками.
Он обеспечивает компьютеры более удобными интерфейсами и большим количеством мультимедийных функций.
Недостатки компьютеров пятого поколения.
Требуются языки очень низкого уровня.
Пример компьютеров пятого поколения
Ниже приведены некоторые примеры компьютеров пятого поколения:
Desktop
Ноутбук
Ноутбук
Ultrabook
Chrome book
Chrome book
Какие бывают 6 поколений компьютеров?
Компьютерные искусственные нейронные сети шестого поколения и технология искусственного интеллекта человеческого уровня.Из-за чего компьютеры думают и работают, считая их людьми.
Вы также можете управлять компьютерным устройством 6-го поколения со своего мобильного телефона, а компьютер 6-го поколения имеет функцию распознавания голоса, так что ваш компьютер распознает ваш голос, и вы также можете давать любые инструкции своему компьютеру с вашего голоса.
Часто задаваемые вопросы, связанные с компьютером поколений
Какой компьютер поколения лучше?
Четвертое и Пятое поколение компьютеров — лучшее.
FORTRAN был первым поколением компьютеров
Нет, потому что язык Fortran был создан в 1957 году Джоном Бэкусом и в период первого поколения компьютеров до 1940 года, а не в 1956.
Что такое последнее поколение ноутбуков и компьютеров ?
Все ноутбуки и компьютеры, в которых используется технология искусственного интеллекта, относятся к последнему поколению.
Кто изобрел компьютер 5-го поколения?
Пятое поколение компьютеров было изобретено Джеймсом Мэддоксом.
Какое поколение компьютеров мы используем сегодня?
Сегодня мы используем компьютеры четвертого и пятого поколения.
Какое поколение компьютеров идет?
В настоящее время работают компьютеры с 3-го по 11-е поколения.
Какой компьютер 7-го поколения?
Компьютеры 7-го поколения — это процессор, представленный корпорацией Intel.
Какие последние поколения компьютеров?
4-е и 5-е — компьютеры последнего поколения.
Компьютер 13-го поколения в Индии.
В настоящее время в Индии нет компьютеров 13-го поколения.
ПК, планшеты, карманные компьютеры, ноутбуки и т. Д. Относятся к какому поколению .
Эти разные типы компьютеров относятся к компьютерам 4-го и 5-го поколения.
Компьютеры первого поколения были небольшими по размеру верно или неверно.
Неверно из-за огромных размеров компьютеров первых поколений.
Компьютеры первого поколения не выделяли много тепла.
Неправильно, компьютер первого поколения выделял большое количество тепла.
В каком поколении компьютер будет работать без пользователей?
Ни одно поколение компьютеров не будет работать без пользователей.
Каков период появления компьютеров первого поколения?
Период первого поколения с 1940 по 1956 год.
Прочтите также Основы компьютеров
Надеюсь, вы разбираетесь в компьютерных поколениях . поделитесь этим и упомяните свой комментарий.
Поколение компьютеров с 1-го по 5-е с фотографиями | по техническим целям
Сегодня в этой статье мы расскажем вам о поколении компьютеров с 1-го по 5-е с изображениями . Каждое поколение компьютеров характеризуется значительным технологическим развитием, которое изменило способ работы с компьютером. С 1940-х годов до наших дней основные разработки были продемонстрированы в компьютерах, например, они стали меньше по размеру, дешевле и эффективнее, что мы обсудим один за другим в этой статье:
Все пять поколений компьютеров и достижения в технология, которая привела к разработке многих устройств, которые все используют сегодня.Наш компьютерный путь начался в 1940 году с электронных ламп и перешел к системе искусственного интеллекта (AI), которую мы используем сегодня. Давайте обсудим поколения компьютеров с 1-го по 5-е с картинками.
В первом поколении компьютеров использовались электронные лампы для схем и магнитные барабаны для памяти и занимали большие помещения. Он был очень дорогим в эксплуатации, потреблял много электроэнергии и производил большое количество тепла. Первое поколение компьютеров основывалось на машинном языке, языке программирования самого низкого уровня, который понимался компьютерами для выполнения различных функций и операций. Он может решить одну проблему за раз, не может выполнять многозадачную работу. Ввод был основан на перфокартах и бумажной ленте, а результат отображался на распечатках. ENIAC и UNIVAC — это примеры компьютеров первого поколения. Первым коммерческим компьютером был UNIVAC, который был доставлен бизнес-клиенту.
[Также читайте: Первое поколение компьютеров в деталях ]
Компьютер очень быстро вычислял.
Технология электронных ламп сделала возможным появление электронных компьютеров.
В те дни это был единственный электронный.
Компьютеры первого поколения непереносимы.
Это не надежные устройства.
Требуется кондиционер.
Транзисторы использовались во втором поколении компьютеров, и транзисторы заменили электронные лампы. Первый транзистор был изобретен в 1947 году, но не использовался в компьютере до 1950 года.Транзисторы превосходят электронные лампы, потому что благодаря транзисторам компьютер становится меньше, дешевле и быстрее. Он очень надежен, чем компьютер первого поколения. Транзисторы также выделяли большое количество тепла, которое привело к повреждению компьютера. Но некоторые улучшения показали, что во втором поколении компьютера. Ввод был основан на перфокартах и бумажных лентах, а результаты отображались на распечатках, которые были такими же, как у компьютеров первого поколения.Второе поколение компьютеров перешло на символьный язык или язык ассемблера с загадочного двоичного машинного языка. Этот язык позволял программистам указывать ввод или инструкции словами. В то же время были разработаны языки программирования высокого уровня. Первый компьютер второго поколения был разработан для атомной энергетики.
[Также читайте: Второе поколение компьютеров | Подробное руководство ]
Надежнее первого поколения.
Хорошая скорость и может вычислять данные за микросекунды.
Также используются языки ассемблера.
Меньше по размеру по сравнению с первым поколением.
Используйте меньше энергии.
Portable
Точность выше, чем у его предшественника.
Для правильной работы требуется постоянное обслуживание.
Коммерческое производство было очень сложным.
Для ввода использовались все еще перфокарты.
Требуется система охлаждения.
Дороже и универсальнее.
Используется по назначению.
Интегральные схемы использовались в третьем поколении компьютера. Транзисторы были размещены на кремниевых микросхемах, известных как полупроводники, что резко увеличивает скорость и эффективность компьютера. В третьем поколении компьютеров пользователь использовал клавиатуру и мониторы и взаимодействовал с ОС (операционной системой) вместо перфокарт и распечаток. В этом поколении компьютер может одновременно запускать множество приложений.Это поколение компьютеров компактнее, дешевле и надежнее своих предшественников.
[Также читайте: 3-го поколения компьютеров ]
Более портативный.
Потребляйте меньше энергии.
Стоимость обслуживания ниже, чем у его предшественника.
Сложное производство было дешевле и проще.
Микропроцессор появился в компьютерах четвертого поколения. Тысячи интегральных схем были построены на единственном кремниевом кристалле.Компьютеры первого поколения занимают всю комнату, но теперь компьютеры четвертого поколения умещаются в ладони. В 1971 году были разработаны микросхемы Intel 4004, которые были установлены на всех компонентах компьютера. IBM представила свой первый компьютер для домашних пользователей в 1981 году. Четвертое поколение компьютеров стало более мощным, и их можно было соединить вместе, чтобы сформировать сети, которые привели к развитию Интернета. В четвертом поколении компьютеров мы увидели развитие графического интерфейса пользователя, клавиатуры, мыши и других устройств с ручным управлением.
[Также читайте: Типы операционных систем и их функции ]
Кондиционер не требуется.
Используется полностью для общих целей.
Маленький и компактный.
Вырабатываемое тепло незначительно, что хорошо.
Быстрее своего предшественника.
Для производства микросхем LSI используется сложная технология.
Пятое поколение компьютеров основано на искусственном интеллекте и все еще находится в разработке.Есть много приложений, которые используются в этом поколении, например, распознавание голоса, которое используется сегодня. Использование сверхпроводников и параллельная обработка помогают сделать ИИ реальностью. Цель или задача этого поколения — разработать устройства, реагирующие на естественные языки.
[Также читайте: 5-е поколение компьютеров с функциями и примерами ]
Надежнее и быстрее, чем его предшественник.
Доступен в различных размерах с уникальными и разными характеристиками.
Недостатки компьютера пятого поколения еще предстоит согласовать.
Поколение | Компьютерный сайт
Поколение
Компьютерная система представляет собой комбинацию аппаратного и программного обеспечения, поэтому поколение охватывает как аппаратное, так и программное обеспечение. Разработка компьютера проходила в пяти этапах округа, известных как «Поколение». Эти поколения классифицируются по технологиям следующим образом:
Компьютеры первого поколения В компьютерах первого поколения использовались электронные лампы.Они были очень большого размера, и программировать на них было очень сложно. Некоторые из компьютеров этого поколения выглядят следующим образом:
MARK — I Это был первый электронный компьютер, разработанный Ховардом Эйкеном. Его длина составляла около 15 метров, а длина проводов, соединяющих различные части машины, составляла около 800 км. Основным преимуществом этого компьютера было то, что он был полностью автоматическим и намного более надежным, чем другие электронные вычислительные машины.
ENIAC Это был первый полностью электронный цифровой компьютер, разработанный Дж.Преспер Эккерт и Джон Мочли. Полная форма ENIAC — это электронный числовой интегратор и компьютер. Он содержал примерно 17 500 электронных ламп, занимал площадь 680 квадратных футов и весил более 27000 кг. Поскольку ENIAC изначально не был машиной с хранимыми программами, его приходилось программировать вручную для каждой задачи.
EDVAC EDVAC также был разработан производителями ENIAC. В отличие от своего предшественника, это была машина с хранимой программой. Полная форма EDVAC — это электронный автоматический компьютер с дискретной переменной.
UNIVAC UNIVAC I был первым коммерчески доступным электронным компьютером, разработанным Дж. Преспером Эккертом и Джоном Мочли. Это был также первый компьютер, который обрабатывал как числовые, так и текстовые данные. Полная форма UNIVAC I — универсальный автоматический компьютер I
.
Компьютеры второго поколения Второе поколение компьютеров, отмеченных либо магнитным барабаном, либо магнитным сердечником, а затем использование транзисторов вместо электронных ламп второго поколения просуществовало до первой половины 1960-х годов.Эти поколения классифицируются по своим технологиям следующим образом: ICT (ICL) 1300, IBM 1401.
Компьютеры третьего поколения Третье поколение компьютеров заменило транзисторы интегральными схемами (ИС). Эти ИС очень маленькие по размеру, также известные как кремниевые чипы. Одна микросхема содержала тысячу транзисторов. Эти поколения классифицируются по своей технологии следующим образом: серия IBM-360, ICL — 1900, ICL — 2903, PDP — 11/45.
Компьютеры четвертого поколения Компьютеры четвертого поколения заменили микросхемы LSI на интегральные схемы (ИС).Одна микросхема содержала тысячу транзисторов. Память на основе полупроводников заменила память на магнитных сердечниках.
Компьютеры пятого поколения До появления компьютеров четвертого поколения основной упор делался на улучшение оборудования. Это привело к меньшему размеру и большей скорости компьютеров. Единственным недостатком было отсутствие мыслительной способности. Этот пробел был восполнен компьютерами пятого поколения, именуемыми суперкомпьютерами. У них очень большая емкость хранения, высокая скорость, способность выполнять очень сложные операции и способность принимать правильные решения.Эти компьютеры основаны на искусственном интеллекте.
Нравится:
Нравится Загрузка …
Computer Generations
Компьютеры второго поколения (1959-65)
Примерно в 1959 году электронное устройство под названием Transistor заменило громоздкие вакуумные лампы в компьютерах первого поколения. Один транзистор содержал схему, состоящую из нескольких сотен электронных ламп. Таким образом, размер компьютера значительно уменьшился. Таким образом, транзисторы обеспечивали более высокую рабочую скорость, чем электронные лампы.Они не имели нити накала и не нуждались в нагревании. Стоимость изготовления также была очень низкой. Именно во втором поколении были разработаны концепции центрального процессора (ЦП), памяти, языка программирования и модулей ввода и вывода. В этот период были разработаны такие языки программирования, как COBOL, FORTRAN. Вот некоторые из компьютеров второго поколения:
IBM 1920: его размер был мал по сравнению с компьютерами первого поколения и в основном использовался в научных целях.
IBM 1401: Его размер был от малого до среднего и использовался для бизнес-приложений.
CDC 3600: Его размер был большим и использовался в научных целях.
Основными особенностями этого поколения были:
1. относительно быстрее, чем компьютеры первого поколения.
2. меньше, чем компьютеры первого поколения
3. генерируют более низкий уровень тепла
4. более надежны
5. более высокая емкость внутренней памяти
Компьютеры третьего поколения (1965-75)
Компьютеры третьего поколения были представлены в 1964 году Они использовали интегральные схемы (ИС). Эти микросхемы широко известны как микросхемы.Одна ИС состоит из множества транзисторов, резисторов и конденсаторов, построенных на единственном тонком слое кремния. Так что совершенно очевидно, что размер компьютера еще больше уменьшился. Некоторыми из компьютеров, разработанных в этот период, были IBM-360, ICL-1900, IBM-370 и VAX-750. В этот период был разработан язык более высокого уровня, такой как BASIC (Универсальный код символьных инструкций для начинающих).
Компьютеры, принадлежащие к этому поколению, имели следующие особенности:
1. использовали крошечные ИС
2. относительно очень маленькие по размеру
3.используется операционная система
4. высокая скорость обработки
5. более надежная
6. энергоэффективная и высокая скорость
7. использование языков высокого уровня
8. большая память
9. недорогие
компьютеры четвертого поколения (1975- 1989)
(Intel 8088,80286,80386,80486 .., Motorola 68000, 68030, 68040, Apple II, CRAY I / 2 / X / MP и т. Д.)
Компьютеры четвертого поколения были выпущены примерно в 1975 году. Они используют крупномасштабные интегральные схемы (LSIC) построен на единственном кремниевом чипе, называемом микропроцессором.Благодаря развитию микропроцессора стало возможным разместить центральный процессор (ЦП) компьютера на одном кристалле. Эти компьютеры называются микрокомпьютерами. Позже на смену LSIC пришли очень крупные интегральные схемы (VLSIC). Эти интегральные схемы настолько развиты, что включают в себя сотни тысяч активных компонентов объемом в доли дюйма. Таким образом, компьютер, который раньше занимал очень большую комнату, теперь можно разместить на столе.
Отличительными чертами этого поколения были:
1.очень быстро
2. очень низкое тепловыделение
3. меньше по размеру
4. очень надежный
5. незначительный аппаратный сбой
6. сверхсложный
компьютеры пятого поколения (с 1989 г. по настоящее время)
(ноутбуки IBM, ПК Pentium-Pentium 1/2/3/4 / двухъядерный / Четырехъядерный .. Рабочие станции SUN, Origin 2000, PARAM 10000, IBM SP / 2)
Компьютеры, которые могут думать и принимать решения, как люди, были охарактеризованы как компьютеры пятого поколения и также называются думающими машинами.Скорость в компьютере пятого поколения чрезвычайно высока. Кроме того, они могут выполнять параллельную обработку. Концепция искусственного интеллекта была введена, чтобы позволить компьютеру принимать собственное решение. Он все еще находится в стадии разработки. В этой области в США и Японии ведется много исследований и разработок, но потребуется некоторое время, прежде чем такие машины будут произведены для использования в промышленности.
Основные особенности этого поколения:
Доступны компьютеры на базе искусственного интеллекта
В компьютерах используется обширная параллельная обработка, несколько конвейеров, несколько процессоров и т. Д.
В эту категорию попадают массивные параллельные машины и широко распределенные системы, соединенные сетями связи.
Представлена технология ULSI (Ultra Large Scale Integration) — микропроцессор Intel Pentium 4 содержит 55 миллионов транзисторов и миллионы компонентов на одной микросхеме IC.
Были разработаны суперскалярные процессоры, векторные процессоры, процессоры SIMD, 32-битные микроконтроллеры
и встроенные процессоры, цифровые сигнальные процессоры (DSP) и т. Д.
Доступны микросхемы памяти до 1 ГБ, жесткие диски до 30 ГБ и оптические диски до 27 ГБ (емкость продолжает расти)
Был разработан объектно-ориентированный язык, такой как JAVA, подходящий для программирования в Интернете.
Выпуск портативных портативных компьютеров.
Передовые технологии хранения — доступны большие объемы оперативной памяти и дискового хранилища.
Представлен World Wide Web. (и другие существующие приложения, такие как электронная почта, электронная коммерция, виртуальные библиотеки / классы, мультимедийные приложения и т. д.)
Разработаны новые операционные системы — Windows 95/98 / XP /… Windows7, LINUX и т. Д.
Имеются функции горячей замены, которые позволяют заменять вышедший из строя компонент новым без необходимости выключения системы, что позволяет время безотказной работы системы должно быть очень высоким.
Последним достижением в области применения Интернета является технология Grid, которая все еще находится на начальной стадии.
Квантовый механизм и нанотехнологии радикально изменят фазу развития компьютеров.
Поколения цифровых ЭВМ
ПОКОЛЕНИЯ ЦИФРОВЫХ КОМПЬЮТЕРОВ
В мире электронных компьютеров мы измеряем технологический прогресс поколениями. Говорят, что определенная система принадлежит определенному «поколению». Каждое поколение указывает на значительные изменения в компьютерном дизайне. UNIVAC I представляет собой первый поколение. Сейчас мы идем к четвертому поколению.
ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ
Компьютеры первого поколения (1951–1958) были физически очень большими машинами. характеризуется вакуумной трубкой (рис.1-6). Поскольку они использовали электронные лампы, они были очень ненадежны, требовали много энергии для работы и производили столько тепла, что адекватное кондиционирование воздуха было критичным для защиты компонентов компьютера. По сравнению с сегодняшним компьютеры, у них были медленные устройства ввода и вывода, медленные в обработке и небольшие емкости для хранения. Многие функции внутренней обработки измерялись тысячными долями. секунды (миллисекунда). Программное обеспечение (компьютерная программа), используемое в первом поколении компьютеры были просты и ориентированы на машины.Это означало, что программистам пришлось кодируйте все компьютерные инструкции и данные на реальном машинном языке. Они также должны были сохранить отслеживать, где в памяти хранились инструкции и данные. Используя такую машину язык (см. главу 3) был эффективен для компьютера, но труден для программист.
Рисунок 1-6. — В компьютерах первого поколения использовались электронные лампы.
ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ
ЭВМ второго поколения (1959-1963 гг.), Характеризовались транзисторами (Инжир.1-7) вместо электронных ламп. Транзисторы были меньше, дешевле, генерировались почти не нагревается и требует очень мало энергии. Таким образом, компьютеры второго поколения были меньше, требовал меньше энергии и производил намного меньше тепла. Использование небольших, длительных транзисторы также увеличили скорость обработки и надежность. Показатели затрат также улучшен. Емкость хранилища была значительно увеличена с введением магнитных дисковое хранилище и использование магнитных сердечников для оперативной памяти.Высокоскоростные считыватели карт, также были представлены принтеры и устройства с магнитной лентой. Скорость внутренней обработки вырос. Функции измерялись в миллионных долях секунды (микросекундах). Словно первого поколения, конкретный компьютер второго поколения был разработан для обработки либо научные, либо бизнес-ориентированные проблемы, но не то и другое одновременно. Программное обеспечение также было улучшен. Вместо фактических языков использовались символьные машинные языки или языки ассемблера. машинные языки.Это позволило программисту использовать коды мнемонических операций для инструкции и символьные имена для мест хранения или сохраненных переменных. Языки компилятора были также разработаны для компьютеров второго поколения (см. Главу 3).
Рисунок 1-7. — В компьютерах второго поколения использовались транзисторы.
ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ
Компьютеры этого поколения (1964-1970 гг.), Многие из которых используются до сих пор, характеризуется миниатюрными схемами .Это уменьшает физический размер компьютеров. даже больше и увеличивает их долговечность и скорость внутренней обработки. Один дизайн использует микросхемы твердотельной логики (рис. 1-8), для которых проводники, резисторы, диоды и транзисторы были уменьшены и объединены на полудюймовых керамических квадратах. В другой конструкции меньшего размера используются кремниевые пластины, на которых размещены схема и ее компоненты. травленый. Меньшие схемы обеспечивают более высокую скорость внутренней обработки, что приводит к более быстрое выполнение инструкций.Скорость внутренней обработки измеряется в миллиардных долях секунда (наносекунды). Более быстрые компьютеры позволяют выполнять задания, которые считается непрактичным или невозможным на оборудовании первого или второго поколения. Поскольку миниатюрные компоненты более надежны, сокращается техническое обслуживание. Новое запоминающее устройство, такое как ячейка данных, была введена в этом поколении, давая емкость хранения более 100 миллионов символов. Увеличена емкость и скорость барабана и диска, был разработан портативный дисковый пакет, и появились более быстрые магнитные ленты с более высокой плотностью в употребление.Значительные улучшения были внесены в кардридеры и принтеры, в то время как общая стоимость была значительно снижена. Приложения, использующие онлайн-обработку, в реальном времени обработка, разделение времени, мультипрограммирование, многопроцессорность и дистанционная обработка имеют получили широкое признание. Подробнее об этом в следующих главах.
Рисунок 1-8. — В компьютерах третьего поколения используются микросхемы.
Производители компьютеров третьего поколения выпускают серии аналогичных и совместимые компьютеры.Это позволяет программам, написанным для одной модели компьютера, работать на большинстве более крупные модели той же серии. Большинство систем третьего поколения предназначены для обработки приложения для обработки как научных, так и бизнес-данных. Улучшенная программа и операционная программное обеспечение было разработано, чтобы обеспечить лучший контроль, что привело к более быстрой обработке. Эти улучшения имеют большое значение для оператора компьютера. Они упрощают инициализации системы (загрузка) и минимизировать потребность во входных данных для программы из клавиатура (вмешательство пульта) оператора.
ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ И ПОСЛЕ
Компьютеры четвертого поколения не так легко отличить от более ранних поколений, но есть несколько ярких и важных различий. Производство интегральные схемы продвинулись до точки, когда тысячи схем (активные компоненты) могут быть размещены на кремниевой пластине размером всего лишь долю дюйма ( комп на микросхеме). Это привело к так называемой крупномасштабной интеграции (LSI) и очень крупномасштабная интеграция (СБИС).В результате этой технологии компьютеры значительно меньше по размеру и по стоимости. Тем не менее они сохранили большие объем памяти и сверхбыстрые. Большие мэйнфреймы становятся все более сложными. Компьютеры среднего размера могут выполнять те же задачи, что и большие компьютеры третьего поколения. An совершенно новое поколение компьютеров под названием микрокомпьютеры, (рис. 1-9) и миникомпьютеры. являются небольшими и недорогими, но при этом обладают большой вычислительной мощностью.
Рисунок 1-9. — Настольный (персональный) компьютер четвертого поколения.
Что нас ждет в будущем? Компьютерной индустрии еще предстоит пройти долгий путь. область миниатюризации. Вы можете ожидать увидеть мощь больших мэйнфреймов на одном суперчипе. Огромные базы данных, такие как система снабжения ВМФ, могут быть записывается в постоянную память (ПЗУ) на устройстве размером не больше настольного компьютера калькулятор (подробнее о ПЗУ в главе 2).Будущий вызов не будет заключаться в увеличении хранилище или увеличение мощности компьютера, а лучше правильно и эффективно используя доступную вычислительную мощность. Здесь программное обеспечение (такие как ассемблеры, генераторы отчетов, библиотеки подпрограмм, компиляторы, операционные системы и приложения программ) вступят в игру (см. главу 3). Некоторые верят в развитие программного обеспечения и в изучении того, как использовать эти необычные, мощные машины, которыми мы уже обладаем, будет гораздо важнее, чем дальнейшие разработки оборудования в ближайшие 10–20 лет.В виде в результате следующие 20 лет (в течение вашей карьеры) могут быть еще более интересными и удивительно, чем последние 20 лет.
Q.23 Чем измеряется технологический прогресс в мире электронных компьютеров?
В.24 Что означает каждое поколение компьютерных систем?
В.25 Чем характеризовались компьютеры первого поколения?
Вопрос 26. Как электронные лампы стали причиной проблем для компьютеров первого поколения?
В.27 В компьютерах первого поколения функции внутренней обработки измерялись разделение времени?
В.28 Какого типа программное обеспечение (компьютерная программа) использовалось на компьютерах первого поколения?
В.29 Как были увеличены скорость обработки и надежность компьютеров второго поколения?
Q.30 В компьютерах второго поколения, как была значительно увеличена емкость хранилища?
В.31 Какие компьютерные языки могут быть использованы с улучшением программного обеспечения? компьютеры второго поколения?
В.32 Что позволяют меньшие схемы в компьютерах третьего поколения?
В.33 Какие результаты дает более быстрая внутренняя обработка на компьютерах третьего поколения? скорости?
В.34 Сколько символов в ячейке данных?
В.35. Для каких типов приложений использовалось большинство компьютерных систем третьего поколения. выполнить?
Q.36 Какие типы компьютеров небольшие и недорогие, но при этом обеспечивают много вычислений? сила?
В.37 Что означает аббревиатура ROM?
В.38 Какая будет одна из будущих проблем, связанных с мощностью компьютеров?
В.39 Какой термин используется для обозначения таких программ, как ассемблеры, компиляторы и операционные системы?
Первое поколение (1946–1957) … — Star press & Institute
Первое поколение (1946–1957)
Первые компьютеры были огромными, часто занимали целые комнаты. Они питались от электронных ламп — стеклянных трубок, похожих на большие цилиндрические лампочки, — которые требовали постоянной замены, требовали много электричества и выделяли много тепла.Компьютеры первого поколения могли решать только одну проблему за раз, и их нужно было физически перепрограммировать. Обычно для ввода использовались бумажные перфокарты и бумажная лента, а вывод печатался на бумаге.
Двумя наиболее значительными примерами компьютеров первого поколения были ENIAC и UNIVAC. ENIAC (см. Рис. 1-6) был первым в мире крупномасштабным компьютером общего назначения, разработанным для армии США. UNIVAC был первым компьютером, который производился серийно для общего коммерческого использования и использовался для анализа голосов в 1952 году.S президентские выборы. Интересно, что его правильное предсказание победы Эйзенхауэра всего через 45 минут после закрытия голосования не было публично транслировано, потому что результатам не доверяли.
Второе поколение (1958-1963)
Второе поколение компьютеров началось с того, что на смену вакуумной лампе пришел транзистор — небольшое устройство из полупроводникового материала, которое может действовать как переключатель для размыкания или замыкания электронных схем. Транзисторы позволили компьютерам быть физически меньше, мощнее, дешевле, энергоэффективнее и надежнее, чем в прошлом.Обычно данные вводились на перфокарты и магнитную ленту, вывод — на перфокарты и бумажные распечатки, а для хранения использовались магнитная лента и диски (см. Рис. 1-6). Языки программирования (такие как FORTRAN и COBOL) также были разработаны и реализованы в течение этого поколения.
Третье поколение (1964-1970)
Замена транзистора интегральными схемами (ИС) положила начало третьему поколению компьютеров. Интегральные схемы включают в себя множество транзисторов и электронных схем на одном крошечном кремниевом кристалле, что позволяет компьютерам быть еще меньше и надежнее, чем в предыдущих поколениях.Вместо перфокарт и бумажных распечаток для ввода и вывода были введены клавиатуры и мониторы; магнитные диски обычно использовались для хранения. Внедрение компьютерной операционной системы — программ, которые управляют и направляют компьютер — в этом поколении означало, что операторам больше не приходилось вручную сбрасывать реле и проводку. Пример компьютера третьего поколения показан на рисунке 1-6.
Четвертое поколение (с 1971 года по настоящее время)
Возможность разместить все большее количество транзисторов на одном кристалле привела к изобретению микропроцессора в 1971 году, что положило начало четвертому поколению компьютеров.По сути, микропроцессор содержит основные вычислительные возможности всего компьютера на одном кристалле. Оригинальный IBM PC (см. Рис. 1-6) и Apple Macintosh, а также большинство современных компьютеров попадают в эту категорию. Компьютеры этого поколения обычно используют клавиатуру и мышь для ввода; монитор и принтер для вывода; и магнитные диски и оптические диски для хранения. Это поколение также стало свидетелем развития компьютерных сетей и Интернета.
Пятое поколение (сейчас и будущее)
Хотя некоторые люди считают, что пятое поколение компьютеров еще не началось, большинство думает, что оно находится в зачаточном состоянии.У этого поколения нет точной классификации, и некоторые эксперты не согласны друг с другом по поводу его определения, но общее мнение заключается в том, что компьютеры пятого поколения будут основаны на искусственном интеллекте, в котором компьютеры могут думать, рассуждать и учиться.