Поколения ЭВМ

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание: 
 
 

1.Введение 

2.Направления  развития и поколения ЭВМ 

3.Аналоговые  вычислительные машины (АВМ) 

4.Электронные  вычислительные машины (ЭВМ) 

5.Аналого-цифровые  вычислительные машины (АЦВМ) 

6.Поколения ЭВМ 

7.Микропроцессоры  и их применение 

1 Эффективность  микропроцессоров 

2.Структура 3-магистрального  МП 

3.Области применения  МП 

8.Многопроцессорные  вычислительные системы, сети, 

ЭВМ V поколения 

1.Магиспральная  организация процессоров ЭВМ 

2.Матричная параллельная  организация процессоров 

3.Мультипроцессорная  организация 

4.Сети связи  ЭВМ 

5.Особенности  ЭВМ V поколения 

9.Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 
 

    С  увеличением объёма  вычислений  появился  первый  счётный   переносной

инструмент - “Счёты”.

    В   начале  17  века  возникла  необходимость  в  сложных   вычислениях.

потребовались  счётные  устройства,  способные   выполнять   большой   объём

вычислений с  высокой точностью. В  1642  г.  французский  математик  Паскаль

сконструировал  первую механическую счётную машину - “Паскалину”.

    В  1830   г.   английский   учёный   Бэбидж   предложил   идею   первой

программируемой вычислительной машины (“аналитическая машина”).  Она  должна

была  приводиться  в  действие  силой  пара,  а  программы  кодировались  на

перфокарты. Реализовать эту идею  не  удалось,  так  как  было  не  возможно

сделать некоторые  детали машины.

    Первый  реализовал  идею  перфокарт   Холлерит.  Он  изобрёл  машину  для

обработки  результатов  переписи  населения.  В  своей  машине  он   впервые

применил электричество для расчётов.

    В  1930 г. американский учёный Буш  изобрел дифференциальный анализатор -

первый в мире компьютер.

    Большой  толчок в развитии вычислительной  техники  дала  вторая  мировая

война. Военным  понадобился компьютер, которым  стал “Марк-1” - первый в  мире

цифровой компьютер,  изобретённый  в  1944  г.  профессором  Айкнем.  В  нём

использовалось  сочетание электрических  сигналов  и  механических  приводов.

Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. Могла перемножить два  23-х  разрядных

числа за 4 с.

    В  1946 г. группой инженеров по  заказу военного ведомства США  был создан

первый  электронный  компьютер  -  “Эниак”.  Быстродействие:  5000  операций

сложения и 300 операций умножения в секунду. Размеры: 30 м. в  длину,  объём

- 85 м3., вес - 30 тонн. Использовалось 18000 эл. ламп.

    Первая  машина с хронимой программой - ”Эдсак” - была создана в     1949

г., а в 1951 г. создали  машину  “Юнивак”  -  первый  серийный  компьютер  с

хронимой программой. В  этой  машине  впервые  была  использована  магнитная

лента для записи и хранения информации.

                    Направления развития и поколения  ЭВМ. 
 

                  1.Аналоговые вычислительные  машины (АВМ). 

    В   АВМ  все  математические  величины  представляются  как   непрерывные

значения  каких-либо  физических  величин.  Главным  образом,   в   качестве

машинной переменной выступает напряжение электрической  цепи.  Их  изменения

происходят по тем же законам, что  и  изменения  заданных  функций.  В  этих

машинах используется метод математического моделирования  (создаётся  модель

исследуемого  объекта). Результаты  решения  выводятся  в  виде  зависимостей

электрических  напряжений  в  функции  времени  на  экран  осциллографа  или

фиксируются измерительными  приборами.  Основным  назначением  АВМ  является

решение линейных и дифференцированных уравнений.

   Достоинства  АВМ:

    . высокая  скорость решения задач, соизмеримая  со  скоростью  прохождения

      электрического сигнала;

простота конструкции  АВМ;

лёгкость подготовки задачи к решению;

    . наглядность  протекания исследуемых  процессов,  возможность  изменения

      параметров исследуемых процессов  во время самого исследования.

   Недостатки  АВМ:

малая точность получаемых результатов (до 10%);

алгоритмическая ограниченность решаемых задач;

ручной ввод решаемой задачи в машину;

    . большой  объём задействованного оборудования,  растущий  с  увеличением

      сложности задачи. 
 

                 2.Электронные вычислительные машины (ЭВМ). 

    В  отличие от  предыдущих  машин  в ЭВМ числа представляются  в виде

последовательности  цифр. В  современных  ЭВМ  числа  представляются  в  виде

кодов двоичных эквивалентов, то есть в  виде  комбинаций    1  и  0.  В  ЭВМ

осуществляется  принцип  программного  управления.  ЭВМ  можно  разделить на

цифровые,  электрифицированные   и   счётно-аналитические   (перфорационные)

вычислительные  машины.

    ЭВМ  разделяются на большие ЭВМ,  мини-ЭВМ  и  микроЭВМ.  Они   отличаются

своей архитектурой,  техническими,  эксплуатационными  и  габаритно-весовыми

характеристиками, областями применения.

   Достоинства  ЭВМ:

высокая точность вычислений;

универсальность;

автоматический  ввод информации, необходимый для  решения задачи;

разнообразие  задач, решаемых ЭВМ;

независимость количества оборудования от сложности задачи.

   Недостатки  ЭВМ:

    . сложность   подготовки  задачи  к  решению  (необходимость  специальных

      знаний методов решения задач  и программирования);

    . недостаточная  наглядность протекания  процессов,  сложность  изменения

      параметров этих процессов;

сложность структуры  ЭВМ, эксплуатация и техническое  обслуживание;

    . требование  специальной аппаратуры при   работе  с  элементами  реальной

      аппаратуры. 

              3.Аналого-цифровые  вычислительные машины (АЦВМ). 

    АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в  себе  достоинства  АВМ  и

ЭВМ.  Они  имеют  такие   характеристики,   как   быстродействие,   простота

программирования   и   универсальность.    Основной    операцией    является

интегрирование, которое выполняется с помощью  цифровых интеграторов.

    В  АЦВМ числа представляются как  в  ЭВМ  (последовательностью   цифр),  а

метод решения  задач как в АВМ (метод математического моделирования). 
 

                              4.Поколения ЭВМ. 

    Можно  выделить 4 основные поколения ЭВМ. 

|                      |              П О К О Л Е Н И Я   Э В М                     |

|ХАРАКТЕРИСТИКИ        |I             |II            |III           |IV            |

|Годы применения       | 1946-1960    | 1960-1964    |  1964-1970   |  1970-1980   |

|Основной элемент      |Эл. лампа     |Транзистор    |ИС            |БИС           |

|Количество  ЭВМ        |Сотни         |Тысячи        |Десятки тысяч |Миллионы      |

|в мире (шт.)          |              |              |              |              |

|Размеры ЭВМ           |Большие       |Значительно   |Мини-ЭВМ      |микроЭВМ      |

|                      |              |меньше        |              |              |

|Быстродействие(усл)   |1             |10            |1000          |10000         |

|Носитель информации   |Перфокарта,   |Магнитная     |Диск          |Гибкий        |

|                      |Перфолента    |лента         |              |диск          | 

    Поколения:

      I. ЭВМ на эл. лампах, быстродействие  порядка 20000 операций в секунду,

         для  каждой   машины   существует   свой   язык   программирования.

         (“БЭСМ”,”Стрела”).

     II. В  1960  г.  в ЭВМ были  применены транзисторы,  изобретённые  в

         1948 г., они  были  более  надёжны,  долговечны,  обладали  большой

         оперативной памятью. 1 транзистор  способен заменить ~40 эл. ламп  и

         работает с  большей  скоростью.  В качестве  носителей информации

         использовались магнитные ленты. (“Минск-2”,”Урал-14).

    III. В  1964  г.  появились  первые  интегральные  схемы  (ИС),  которые

         получили  широкое  распространение.  ИС  -  это  кристалл,  площадь

         которого  10  мм2.  1  ИС  способна  заменить  1000   транзисторов.

         1  кристалл  -  30-ти   тонный   “Эниак”.   Появилась   возможность

         обрабатывать параллельно несколько  программ.

     IV. Впервые стали применяться большие  интегральные схемы (БИС), которые

         по  мощности  примерно  соответствовали  1000  ИС.  Это привело к

         снижению стоимости производства  компьютеров. В 1980 г.  центральный

         процессор небольшой ЭВМ оказалось  возможным разместить на кристалле

         площадью 1/4 дюйма. (“Иллиак”,”Эльбрус”).

      V. Синтезаторы, звуки, способность вести  диалог,  выполнять  команды,

         подаваемые голосом или прикосновением. 

Микропроцессоры и их применение. 
 

                      1.Эффективность микропроцессоров. 

    В  1959 году фирма Intel (США) по заказу  фирмы Datapoint (США) начала

создавать микропроцессоры (МП). Первым микропроцессором на мировом  рынке

стал МП Intel 8008.

    В   последние  годы  появились   такие  МП,   которые   могут   полностью

автоматизировать  производство  и  многие  сферы  обслуживания.  Это   может

привести к  росту безработицы.

    МП - это  эффективный с технологической   и  экономической  точки   зрения