Структура программного обеспечения

программирование  в машинных кодах. 

ENIAC(Electronic Numerical Integrator and calculator) 

Эта первая универсальная  машина разработана в 1940г. в Пенсильванском университете, закончена к 1946г. Назначение: для военных баллистических расчетов, однако после завершения активно использовалась в научных целях. 

Руководители проекта: Джон Моучли, инженер Дж.Эккерт 

Занимала комнату 10*15 кв.м, 18000 эл. ламп, 1500 реле, мощность 150Квт. За секунду выполняла 5000 сложений или 300 умножений.  

МЭСМ (Малая Электронно - Счетная Машина ) 

МЭСМ- 1947-51гг., Киев, руководитель проекта - академик Сергей Алексеевич Лебедев. Работала с 20-ти разрядными числами, со скоростью 50 операций в секунду. Объем памяти - 100 ячеек. Превосходила по своим характеристикам многие зарубежные образцы. 

Задачи решались в основном вычислительного характера, содержащие сложные расчеты, необходимые  для прогноза погоды, решения задач  атомной энергетики, управления летательной  техникой и других стратегических задач. 

2 поколение. 
 

1 июля 1948г. Bell Telefon Laboratory объявила о создании первого транзистора (первая демонстрация была еще раньше — в 1947г). Его разработали американские физики У. Браттейн, Бардин, У.Шокли. 

По сравнению с  ЭВМ предыдущего поколения улучшились все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки, предприняты  первые попытки автоматического  программирования. 

Дополнительные черты: 

Внешняя память: магнитный  барабан, перфоленты, перфокарты 
 

Пультовая или пакетная работа программиста 

Появление мониторов  и первых операционных систем 
 

Программирование  в машинных кодах и на первых языках программирования(FORTRAN, ALGOL). 

3-е поколение. 
 

Особенностью ЭВМ 3 поколения считается применение в их конструкции интегральных схем, а в управлении работой компьютера — операционных систем. Появились  возможности мультипрограммирования, управления памятью, устройствами ввода-вывода. Восстановление после сбоев взяла  на себя операционная система. 

Дополнительные черты: 

мощные операционные системы 
 

развитые системы  программного обеспечения для числовых и текстовых приложений 

возможность ограниченного  диалога с программистом 
 

возможность удаленного, коллективного доступа 

IBM SYSTEM 360(IBM CORP) — знаменитое  семейство машин, программно совместимых  снизу вверх. Машины примерно  одинаковой архитектуры, но самых  разных рабочих и стоимостных  характеристик. До конца 70-х  годов этот этап связывается  с распространением ЭВМ серии  IBM/360. Проблема этого этапа —  отставание программного обеспечения  от уровня развития аппаратных  средств. 

ЭВМ ЕС (Единой серии), выпускаемые бывшими странами СЭВ, семейство малых машин СМ ЭВМ. 

С середины 60-х до середины 70-х годов важным видом  информационных услуг стали базы данных, содержащие разные виды информации по всевозможным отраслям знаний. 

Впервые возникает  информационная технология поддержки  принятия решений. Это совсем новый  способ взаимодействия человека и компьютера. 

4-е поколение 
 

Основные черты  этого поколения ЭВМ — наличие  запоминающих устройств, запуск ЭВМ  с помощью системы самозагрузки из ПЗУ, разнообразие архитектур, мощные ОС, объединение ЭВМ в сети. 

Начиная с середины 70-х годов с созданием национальных и глобальных сетей передачи данных ведущим видом информационных услуг  стал диалоговый поиск информации в удаленных от пользователя базах данных. 

5 поколение 
 

ЭВМ со многими десятками  параллельно работающих процессоров, позволяющих строить эффективные  системы обработки знаний; ЭВМ  на сверхсложных микропроцессорах с  параллельной векторной структурой, одновременно выполняющих десятки  последовательных команд программы. 

6 поколение 
 

Оптоэлектронные ЭВМ  с массовым параллелизмом и нейронной  структурой — с сетью из большого числа (десятки тысяч) несложных  микропроцессоров, моделирующих структуру  нейронных биологических систем. 

  

2.4. Классификация  ЭВМ по размерам и функциональным  возможностям. 
 

Большие ЭВМ 

Исторически первыми  появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных  ламп до ИС со сверх высокой степенью интеграции. Однако их производительность оказалась недостаточной для моделирования экологических систем, задач генной инженерии, управления сложными оборонными комплексами и др. 

Большие ЭВМ часто  называют за рубежом MAINFRAME и слухи  об их смерти сильно преувеличены. 

Как правило они имеют: 

производительность  не менее 10 MIPS (миллионов операций с  плавающей точкой в секунду) 
 

основную память от 64 до 10000 МВ 

внешнюю память не менее 50 ГВ 
 

многопользовательский режим работы 

Основные направления  использования — это решение  научно-технических задач, работа с  большими БД, управление вычислительными  сетями и их ресурсами в качестве серверов. 

Примеры: 

Семейство mainframe: IBM ES/9000 ( Enterprise System), включает более 18 моделей, реализованных на основе архитектуры IBM390. 
 

Малые ЭВМ 

Малые (мини) ЭВМ —  надежные, недорогие и удобные  в эксплуатации, обладают несколько  более низкими, по сравнению с  большими ЭВМ возможностями. 

Супер-мини ЭВМ имеют: 

емкость основной памяти — 4-512 МВ 
 

емкость дисковой памяти — 2 - 100 ГВ 

число поддерживаемых пользователей - 16-512. 
 

Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в системах несложного моделирования, в АСУП, для управления технологическими процессами. 

Родоначальник современных  мини-ЭВМ — PDP-11,(programm driven processor -программно-управляемый процессор) фирмы DEC (США). 
 

Супер ЭВМ 

Это мощные многопроцессорные  ЭВМ с быстродействием сотни  миллионов - десятки миллиардов операций в секунду. 

Достичь такую производительность на одном микропроцессоре по современным  технологиям невозможно, в виду конечного  значения скорости распространения  электромагнитных волн (300000 км/сек), ибо  время распространения сигнала  на расстояние в несколько миллиметров (размер стороны МП) становится соизмеримым  с временем выполнения одной операции. Поэтому суперЭВМ создают в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем. 

В настоящее время  в мире насчитывается несколько  тысяч суперЭВМ, начиная от простеньких офисных Cray EL до мощных Cray 3, SX-X фирмы NEC, VP2000 фирмы Fujitsu (Япония), VPP 500 фирмы Siemens (Германия). 
 

Микро ЭВМ или  персональный компьютер 

ПК должен иметь  характеристики, удовлетворяющие требованиям  общедоступности и универсальности:

малую стоимость

автономность эксплуатации

гибкость архитектуры, дающую возможность адаптироваться в сфере образования, науки, управления, в быту;

дружественность операционной системы;

высокую надежность (более 5000 часов наработки на отказ); 
 

По конструктивным особенностям можно классифицировать ПК так:

Стационарные (настольные)

Переносимые:

портативные

блокноты

карманные

электронные секретари

электронные записные книжки 

Большинство из них  имеют автономное питание от аккумуляторов, но могут подключаться к сети. 

Более подробно ПК рассматривается  в п. 2.5. 

Специальные ЭВМ 

Специальные ЭВМ  ориентированы на решение специальных  вычислительных задач или задач  управления. В качестве специальной  ЭВМ можно рассматривать также  электронные микрокалькуляторы. Программа, которую выполняет процессор находится в ПЗУ или в ОП. Т.к. машина решает, как правило, одну задачу, то меняются только данные. Это удобно (программу хранить в ПЗУ), в этом случае повышается надежность и быстродействие ЭВМ. Такой подход часто используется в бортовых ЭВМ; управлении режимом работы фотоаппарата, кинокамеры, в спортивных тренажерах.