Поколения вычислительных машин

Первая ЭВМ, под названием ENIAC (ElectronicNumericalIntegratorandComputer – электронно-цифровой интегратор и вычислитель) заработала в 1945 г. Создавалась машина инженерами Маучли и Эккертом при Пенсильванском университете (США) в обстановке глубокой секретности, и только после окончания войны в 1946 г. впервые состоялась публичная демонстрация ЭВМ. Она состояла из 18000 электровакуумных ламп, 1500 реле и 6000 многоканальных переключателей. ENIAC весил 30 тонн и потреблял 140 киловатт в час электроэнергии. У машины было 20 регистров, каждый из которых мог содержать 10 разрядное десятичное число. За секунду ENIAC выполняла 5000 операций сложения или 300 умножения.

В последующий период до 1955 г. происходило становление вычислительной техники. В это время определились основные принципы построения ЭВМ. Затем с периодичностью 5-7 лет происходил переход к ЭВМ принципиально новых типов, использующих более совершенную элементную базу, имеющих новую структуру, расширяющую их возможности и обеспечивающую большие удобства при работе с ними человека. В связи с этим появилось понятие поколение ЭВМ.

ЭВМ первого поколения (середина 40-х - начало 50-х годов) отличались большими габаритами, большим потреблениемэнергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах. Строились они на дискретных компонентах (реле, переключатели) с использованием электровакуумных приборов, внутренниезапоминающие устройства (ЗУ) в них создавались на ультразвуковых линиях задержки и электронно-лучевых трубках. Отметим дополнительные черты:

- устройства ввода-вывода: бумажная перфолента, перфокарты, магнитная лента, и печатающие устройства;

- внешняя память: магнитный барабан, перфоленты, перфокарты.

Ориентировались машины в основном на решение научно-технических задач, для которых характерны относительно небольшие объемы исходных данных и результатов решения.

В ЭВМ второго поколения (конец 50-х – середина 60-х годов) в качестве элементной базы применялись дискретные компоненты и полупроводниковые приборы (транзисторы и диоды). Монтаж элементов осуществлялся с использованием печатных плат, внутренние ЗУ выполнялись на тороидальных ферритовых сердечниках. Все это повысило быстродействие и надежность машин. В ЭВМ второго поколения обеспечивалась возможность обмена данными между ЭВМ и большим числом внешних устройств. Программирование производилось в машинных кодах и на первых языках программирования высокого уровня (FORTRAN, ALGOL). Дополнительные характеристики:

- внешняя память: магнитный барабан, перфоленты, перфокарты;

- появление мониторов и первых операционных систем.

ЭВМ стали успешно применяться и для решения экономических задач.

В ЭВМ третьего поколения (конец 60-х – начало 70-х годов) в качестве элементной базы используются интегральные схемы (ИС) или интегральные микросхемы. ИС представляют собой микросхему с полупроводниковым кристаллом, на котором размещены сотни и тысячи транзисторов, образующих какое-либо устройство. Внутренние ЗУ начали выполнять в виде полупроводниковой памяти, которая стала использоваться и в последующих поколениях персональных компьютеров. Благодаря этому ЭВМ третьего поколения по сравнению с ЭВМ второго поколения имеют меньшие габаритные размеры и потребляемую мощность, большие быстродействие и надежность. Кроме того, появились:

- мощные операционные системы;

- развитые системы программного обеспечения для числовых и текстовых приложений;

- возможность удаленного, коллективного доступа к ЭВМ.

ЭВМ третьего поколения широко стали применяться в самых разнообразных областях деятельности человека.

В ЭВМ четвертого поколения (середина 70-х – 80-е годы) в качестве элементной базы используются интегральные микросхемы высокой степени интеграции – большие интегральные схемы (БИС). В них на одном полупроводниковомкристалле создаются устройства, содержащие тысячи и десятки тысяч транзисторов. Компактность узлов при использовании БИС позволило строить ЭВМ с большим числом вычислительных устройств – процессоров (так называемые многопроцессорные вычислительные системы). Также можно отметить следующие характерные черты:

- запуск ЭВМ начал производиться с помощью системы самозагрузки из ПЗУ;

- появление еще более мощных ОС.

К настоящему времени созданы и развиваются ЭВМ пятого поколения. Эти ЭВМ обладают высокой производительностью, компактностью и низкой стоимостью (эти характеристики улучшаются в каждом следующем поколении ЭВМ). Основная особенность ЭВМ пятого поколения состоит в их высокой интеллектуальности, обеспечивающей возможность общения человека с ЭВМ на естественном языке, способности ЭВМ к обучению и т.д. Быстродействие ЭВМ пятого поколения достигает десятков миллиардов операций в секунду, они обладают памятью (ОЗУ) в сотни мегабайт и строятся на сверхбольших интегральных схемах (СБИС), на кристалле которых размещаются миллионы транзисторов.