До першого покоління зазвичай відносять машини, створені на рубежі 50-х років. В їх схемах використовувалися електронні лампи. Ці комп'ютери були величезними, незручними і дуже дорогими машинами, які могли придбати тільки крупні корпорації і уряди. Лампи споживали величезну кількість електроенергії і виділяли багато тепла.
Електронна
лампа
Комп'ютер "ЕНІАК".
перше покоління
Набір команд був невеликим, схема арифметико-логічного пристрою і пристрою управління достатньо проста, програмне забезпечення практично було відсутнє. Показники обсягу оперативної пам'яті і швидкодії були низькими. Для введення-виведення використовувалися перфострічки, перфокарти, магнітні стрічки і друкуючі пристрої.
Швидкодію близько 10-20 тисяч операцій в секунду.
Але це тільки технічна сторона. Дуже важлива й інша - способи використання комп'ютерів, стиль програмування, особливості математичного забезпечення.
перфокарта
Програми для цих машин писалися на мові конкретної машини. Математик, що склав програму, сідав за пульт управління машини, вводив і налагоджував програми і виробляв по ним рахунок. Процес налагодження був найбільш тривалим за часом.
Незважаючи на обмеженість можливостей, ці машини дозволили виконати найскладніші розрахунки, необхідні для прогнозування погоди, вирішення завдань атомної енергетики та ін.
Досвід використання машин першого покоління показав, що існує величезний розрив між часом, що витрачається на розробку програм, і часом рахунку.
ЕОМ "Урал"
Ці проблеми почали долати шляхом інтенсивної розробки засобів автоматизації програмування, створення систем обслуговуючих програм, що спрощують роботу на машині і збільшують ефективність її використання. Це, в свою чергу, зажадало значних змін в структурі комп'ютерів, направлених на те, щоб наблизити її до вимог, що виникли з досвіду експлуатації комп'ютерів.
Вітчизняні машини першого покоління: МЕСМ (мала електронна рахункова машина), БЕСМ, Стріла, Урал, М-20.
3.5. Які комп'ютери належать до другого покоління?
транзистор
БЕСМ-6. друге покоління
Друге покоління комп'ютерної техніки - машини, сконструйовані приблизно в 1955-65 рр. Характеризуються використанням в них як електронних ламп, так і дискретних транзисторних логічних елементів. Їх оперативна пам'ять була побудована на магнітних сердечниках. У цей час став розширюватися діапазон устаткування, яке застосовує введення-виведення, з'явилися високопродуктивні пристрої для роботи з магнітними стрічками, магнітні барабани і перші магнітні диски.
Пам'ять на магнітних
сердечниках
Швидкодія - до сотень тисяч операцій в секунду, ємність пам'яті - до декількох десятків тисяч слів.
З'явилися так звані мови високого рівня , Кошти яких допускають опис всієї необхідної послідовності обчислювальних дій в наочному, легко сприйманому вигляді.
Програма, написана на алгоритмічній мові, незрозуміла комп'ютера, який сприймає тільки мову своїх власних команд. Тому спеціальні програми, які називаються трансляторами , Переводять програму з мови високого рівня на машинну мову.
З'явився широкий набір бібліотечних програм для вирішення різноманітних математичних задач. З'явилися моніторні системи, керівники режимом трансляції і виконання програм. З моніторних систем надалі виросли сучасні операційні системи.
Операційна система- найважливіша частина програмного забезпечення комп'ютера, призначена для автоматизації планування та організації процесу обробки програм, введення-виведення і управління даними, розподілу ресурсів, підготовки і налагодження програм, інших допоміжних операцій обслуговування.Таким чином, операційна система є програмним розширенням пристрої управління комп'ютера.
Для деяких машин другого покоління вже були створені операційні системи з обмеженими можливостями.
Машинам другого покоління була властива програмна несумісність, яка ускладнювала організацію великих інформаційних систем. Тому в середині 60-х років намітився перехід до створення комп'ютерів, програмно сумісних і побудованих на мікроелектронної технологічній базі.
3.6. У чому особливості комп'ютерів третього покоління?
Комп'ютер IBM-360.
третє покоління
Машини третього покоління створені приблизно після 60-x років. Оскільки процес створення комп'ютерної техніки йшов безперервно, і в ньому брало участь безліч людей з різних країн, що мають справу з рішенням різних проблем, важко і марно намагатися встановити, коли "покоління" починалося і закінчувалося. Можливо, найбільш важливим критерієм відмінності машин другого і третього поколінь є критерій, заснований на понятті архітектури .
Інтегральна схема
Машини третього покоління - це сімейства машин з єдиною архітектурою, тобто програмно сумісних. В якості елементної бази в них використовуються інтегральні схеми, які також називаються мікросхемами.
Машини третього покоління мають розвинені Операційні системи . Вони володіють можливостями мультипрограмування, тобто одночасного виконання кількох програм. Багато завдань управління пам'яттю, пристроями і ресурсами стала брати на себе операційна система або ж безпосередньо сама машина.
Приклади машин третього покоління - сімейства IBM-360, IBM-370, ЄС ЕОМ (Єдина система ЕОМ), СМ ЕОМ (Сімейство малих ЕОМ) і ін.
Швидкодія машин всередині сімейства змінюється від декількох десятків тисяч до мільйонів операцій в секунду. Ємність оперативної пам'яті досягає декількох сотень тисяч слів.
Короткий опис процесу виготовлення мікросхем
- 1. Розробники за допомогою комп'ютера створюють електричну схему нової мікросхеми. Для цього вони вводять в комп'ютер перелік властивостей, якими повинна володіти мікросхема, а комп'ютер за допомогою спеціальної програми розробляє детальну структуру з'єднань і конструкцій всіх взаємодіючих елементів мікросхеми.
2. Комп'ютер створює схеми розташування елементів на поверхні напівпровідникового кристала кремнію. За цими схемами виготовляються фотошаблони - скляні пластинки зі штрих малюнком. Через фотошаблони спеціальними лампами або джерелами рентгенівського випромінювання, а іноді, і електронними пучками, висвітлюють (засвічують) нанесений на поверхню кристала кремнію шар фото- або, відповідно, рентгеночувствітельного лаку.
3. Засвічені (або, навпаки, незасвічені) ділянки лаку змінюють свої властивості і видаляються спеціальними розчинниками. Цей процес називається травленням. Разом з лаком з поверхні кристала кремнію видаляється і шар оксиду, і ці місця стають доступними для легування - впровадження в кристалічну решітку кремнію атомів бору або фосфору. Легування зазвичай вимагає нагрівання пластинки в парах потрібного елемента до 1100 - 1200 ° С.
4. Послідовно змінюючи шаблони і повторюючи процедури травлення і легування, створюють один за іншим шари майбутньої мікросхеми. При цьому на одній платівці кристала кремнію створюється безліч однакових мікросхем.
5. Кожна мікросхема перевіряється на працездатність. Непридатні вибраковуються.
6. Після завершення всіх операцій пластинки розрізаються на окремі кристалики з мікросхемами, до них приєднують висновки і встановлюють в корпусу.
3.7. Що характерно для машин четвертого покоління?
Четверте покоління - це теперішнє покоління комп'ютерної техніки, розроблене після 1970 року.
Найбільш важливий в концептуальному відношенні критерій, за яким ці комп'ютери можна відокремити від машин третього покоління, полягає в тому, що машини четвертого покоління проектувалися в розрахунку на ефективне використання сучасних високорівневих мов і спрощення процесу програмування для кінцевого користувача.
У аппаратурном відношенні для них характерно широке використання інтегральних схем в якості елементної бази, а також наявність швидкодіючих запам'ятовуючих пристроїв з довільною вибіркою ємністю в десятки мегабайт.
C точки зору структури машини цього покоління є багатопроцесорними і багатомашинні комплекси, що працюють на загальну пам'ять і загальне поле зовнішніх пристроїв. Швидкодія складає до декількох десятків мільйонів операцій в секунду, ємність оперативної пам'яті близько 1 - 64 Мбайт.
Для них характерні:
3.8. Якими повинні бути комп'ютери п'ятого покоління?
Розробка подальших поколінь комп'ютерів проводиться на основі великих інтегральних схем підвищеного ступеня інтеграції, використання оптоелектронних принципів (лазери, голографія).
Розвиток йде також по шляху "інтелектуалізації" комп'ютерів, усунення бар'єру між людиною і комп'ютером. Комп'ютери будуть здатні сприймати інформацію з рукописного або друкованого тексту, з бланків, з людського голосу, дізнаватися користувача по голосу, здійснювати переклад з однієї мови на іншу.
У комп'ютерах п'ятого покоління відбудеться якісний перехід від обробкиданихдо обробкизнань.
Архітектура комп'ютерів майбутнього покоління буде містити два основні блоки. Один з них - це традиційний комп'ютер. Але тепер він позбавлений зв'язку з користувачем. Цей зв'язок здійснює блок, званий терміном "інтелектуальний інтерфейс". Його завдання - зрозуміти текст, написаний на природній мові і містить умову задачі, і перевести його в працюючу програму для комп'ютера.
Буде також вирішуватися проблема децентралізації обчислень за допомогою комп'ютерних мереж, як великих, що знаходяться на значній відстані один від одного, так і мініатюрних комп'ютерів, розміщених на одному кристалі напівпровідника.
