Развитие электронной базы, влияющее на усовершенствование эвм. поколения эвм

      Комментарии к записи Развитие электронной базы, влияющее на усовершенствование эвм. поколения эвм отключены

ЭВМ – электронно-вычислительная машина, которая осуществляет действия с данными, представленными в той или иной форме.

Развитие радиоэлектроники и новейшей технологии производства радиоаппаратуры обусловило смену поколений ЭВМ. Строго говоря, характеристикой поколения ЭВМ является конструктивно-технологическая составляющая элементной базы – вакуумные лампы, полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы (ИМС), большие интегральные микросхемы (БИС). Разница между поколениями ЭВМ постепенно становилась все менее отчетливой по мере дальнейшего развития внешних устройств машин, систем связи, программ, дистанционных пультов, архитектуры машин и т.д.

К первому поколению относились ЭВМ, построенные в основном на электровакуумных приборах.

Первая быстродействующая ЭВМ “ЭНИАК” (построена в 1946 г. в США) содержала около 18 тысяч ламп и потребляла более 100 кВт мощности электроэнергии. Машина работала в десятичной системе счисления. Сложение и вычитание производились за 200 мкс, умножение – за 2800 мкс. Она предназначалась для решения дифференциальных уравнений в частных производных, а также некоторых других расчетов. В СССР в 1950 г. под руководством академика С. А. Лебедева в АН УССР была создана первая в Европе малая электронная счетная машина МЭСМ, которую можно отнести к классу машин общего назначения (в отличие от “ЭНИАК”, являющейся специализированной). Машина МЭСМ содержала около 2000 электронных ламп, работала по параллельно-последовательному принципу выполнения операций, имела быстродействующую память на ламповых регистрах и внешнюю память на магнитном барабане. Структура и основные схемы этой машины являлись классическими, они положены в основу серии отечественных быстродействующих машин БЭСМ (1952 г.), БЭСМ-2, БЭСМ-4 и БЭСМ-6, созданных также под руководством академика С. А. Лебедева. Первые модели серии БЭСМ имели быстродействие до 10 тысяч арифметических действий в секунду. К первым ЭВМ широкого назначения в СССР относятся и машины М-1 (1952 г.), “Стрела” (1954 г.), “Урал-1” (1957 г.) и др.

Производство и внедрение машин первого поколения имело большое значение для создания отрасли электронного машиностроения, для развития методов применения вычислительной техники в различных областях. Так, ЭВМ первого поколения использовались для решения чисто вычислительных задач научного и делового характера. Машины просто ускоряли счет в рамках существующих методов ручных вычислений. Машины первого поколения заложили основу логического построения ЭВМ.

Однако применение электронных ламп сдерживало развитие логических и вычислительных возможностей цифровых вычислительных машин. Ламповые ЭВМ имели большие габаритные размеры, потребляли большую мощность, имели малое быстродействие, малую емкость оперативной памяти, недостаточное математическое обеспечение и, что особенно важно, имели невысокую надежность.

Ко второму поколению относились ЭВМ, построенные в основном на полупроводниковых приборах. К ним относятся серийные машины М-20 и М-220, семейства серийных машин “Урал”, “Минск”, “Раздан” с быстродействием до 10–20 тысяч арифметических действий в секунду. В этот же период в Советском Союзе развиваются работы по созданию и применению цифровых управляющих вычислительных машин.

В вычислительных машинах и системах второго поколения транзисторы полностью заменили в качестве активных элементов электронные лампы. Это существенно повысило надежность, снизило потребление мощности и уменьшило размеры ЭВМ. Было достигнуто улучшение всех основных характеристик, которое сопровождалось снижением их стоимости. Важным достижением явилось также применение в машинах второго поколения печатного монтажа, при котором нужная схема электрических соединений вытравливается на тонкой медной фольге, наклеенной на поверхности плоского листа изоляционного материала, и в некоторых машинах – монтажа накруткой, при котором зачищенный конец одножильного провода накручивается на вывод, имеющий острые грани (обеспечивается получение высоконадежных соединений без нагрева и применения припоя).

Повысилась надежность периферийных электромеханических устройств, количество которых в машинах и системах второго поколения увеличилось.

Характерной особенностью ЭВМ второго поколения явилась их дифференциация по применению. Появились машины для научных расчетов, для решения экономических задач и, наконец, ЭВМ для управления производственными процессами (управляющие машины). При создании ЭВМ второго поколения возникла необходимость обработки крупных массивов данных – решения большого количества отдельных задач. Этот период (60-е годы XX в.) характеризовался также появлением и развитием АСУ, в которых применялся только позадачный метод обработки информации.

Электронные вычислительные машины второго поколения насчитывали сотни тысяч транзисторов и диодов, до миллиона резисторов и конденсаторов. Все эти компоненты связываются с помощью миллионов витых, сварных, паяных и разъемных соединений в общую систему. Разрабатывать, изготовлять и эксплуатировать такие сложные системы было достаточно трудно, дальнейшее усложнение их уже было почти невозможно. Выход из создавшегося положения был найден при создании третьего поколения ЭВМ и систем на интегральных микросхемах, которые появились в середине 60-х годов.

В машинах третьего поколения большинство транзисторов и дискретных деталей заменяется интегральными микросхемами, каждая из которых выполнена в виде отдельного прибора. Такой прибор в корпусе, примерно равном по размерам транзистору, содержит несколько десятков компонентов, соответствующих дискретным транзисторам, резисторам и конденсаторам. Эти компоненты интегрально, неразборно, соединены между собой и образуют законченный логический функциональный блок, который соответствует сложной транзисторной электронной схеме, но имеет надежность и стоимость (при массовом производстве), приближающиеся к надежности и стоимости отдельного транзистора. При этом общее количество разъемных компонентов в ЭВМ значительно уменьшается, повышается ее надежность, а стоимость снижается. Конструкции современных ЭВМ третьего поколения весьма разнообразны, а комплект устройств, входящих в состав ЭВМ, изменяется в очень широких пределах.

К машинам этого поколения относятся ЭВМ Единой системы (ЕС) и Системы малых (СМ) ЭВМ.

Середина 70-х годов ознаменовалась появлением первых персональных компьютеров (ПК). Следующие поколения ЭВМ связаны с развитием ПК. Персональные компьютеры являются наиболее широко используемым видом ЭВМ, их мощность постоянно увеличивается, а область применения растет.

История развития ПК

В США первый ПК появился в продаже в 1975 г. как набор готовых плат и узлов. Он был выпущен фирмой MITS и имел поэтическое название “Альтаир-8800”. Сейчас этот ПК уже больше не выпускается. Интересно отметить, что вследствие конкурентной борьбы и хода развития технической мысли фирмы (которые были пионерами в области производства ПК) – MITS, IMSAI, РТС и другие к настоящему времени либо утратили свое лидирующее положение, либо перестали существовать вообще. Первые персональные микроЭВМ были дешевыми, но еще не очень надежными устройствами; для них не было создано программное обеспечение, предназначались они главным образом для ограниченного круга людей, любящих конструировать самостоятельно. Поскольку в самых разнообразных областях человеческой деятельности существовала настоятельная необходимость автоматизации переработки информации, а достигнутый уровень технологического развития сделал экономически целесообразным массовое производство инструментального средства автоматизации – персональных компьютеров, последние начали уверенно входить в нашу жизнь.

Второе поколение ПК появилось к концу 70-х годов в виде готовых систем. ПК этого поколения были намного надежнее, и для них было создано пусть примитивное, но намного облегчающее работу программное обеспечение. В это время в лидеры производителей ПК вышли компании Radio Shack, Commodore и Apple. Наиболее популярные модели этих фирм TRS-80, Apple II и PET еще доживают свой век, но по сегодняшним меркам они уже безвозвратно устарели.

В начале 80-х годов появились ПК третьего поколения, характеристики которых настолько улучшились, что ПК стали повсеместно использоваться в деловых приложениях. Успех небольших компаний серьезно встревожил таких гигантов компьютерной индустрии, как IBM, DEC, Hewlett-Packard. Они интенсивно включились в разработку и производство ПК. В 1981 г. фирма IBM выпустила свою первую удачную модель IBM PC. Можно считать, что с этого момента производство ПК прочно встало на индустриальные рельсы и начал формироваться рынок персональных компьютеров.

Наконец, к середине 80-х годов количественные и качественные улучшения характеристик ПК привели к появлению нового поколения ПК – супермикроЭВМ. Основной отличительной чертой этих ПК является использование “полного” 32-разрядного микропроцессора (Motorola 68020, Intel 80386, Texas Instruments 32032 и др.), что в конечном счете и определяет все остальные параметры вычислительной машины. Например, 32-разрядный микропроцессор 68020 фирмы Motorola имеет следующие основные характеристики: адресуемое пространство – 4 Гбайта, средняя производительность – 6–7 млн. oп./с (типа регистр-регистр, при тактовой частоте 25 МГц).

Иногда смену поколений ПК связывают с изменением микроэлектронной базы: ПК с 8-разрядными микропроцессорами – I поколение; ПК с 16-разрядными микропроцессорами – II поколение; ПК с 32-разрядными микропроцессорами – III поколение. Такая классификация не вполне точно соответствует реальной картине. Дело в том, что стремление максимально “выжать” возможности 16-разрядных микропроцессоров привело к тому, что стали разрабатываться усовершенствованные варианты этих микропроцессоров. Например, использование микропроцессора Intel 8086 с 20-разрядной адресной шиной позволило в модели IBM PC XT поднять верхнюю границу объема оперативной памяти до 1 Мбайта. А завоевавший большую популярность среди широкого круга пользователей ПК IBM PC AT фирмы IBM реализован на базе 16-разрядного микропроцессора Intel 80286 с 24-разрядной адресной шиной, что позволяет наращивать оперативную память до 16 Мбайт (максимальный объем полупроводниковой памяти – 24 Мбайта, дополнительно 8 Мбайт подсоединяются как внешние периферийные устройства и используются для создания виртуальных дисков и вспомогательных буферов). ПК IBM PC AT обеспечивает среднюю производительность – 3–4 млн. оп./с (типа регистр-регистр, при тактовой частоте 12 МГц). В операционной системе MS DOS пользователю программно доступны 640 Кбайт, остальная память может использоваться в качестве электронных дисков, буферов для печати и т.п. В операционной системе UNIX (точнее, в ее версиях для ПК) программно доступно все адресное пространство в 16 Мбайт. Возможности модели IBM PC AT значительно превосходят возможности других серийно выпускаемых ПК на 16-разрядных микропроцессорах. Фирме IBM удалось создать действительно массовую модель с высокими эксплуатационными характеристиками. Можно с уверенностью констатировать, что фирма IBM стала несомненным лидером в области производства ПК, а модель IBM PC AT – стандартом для многих других фирм.

Области применения ЭВМ

Статьи к прочтению:

Усовершенствование сварочной маски \


Похожие статьи: