Поколения ЭВМ

Оренбургский аграрный колледж

Дисциплина: «Информатика и информационно-коммуникационные

технологии»

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

Тема: «Поколения ЭВМ» 

 

 

 

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

План:

1. Общие сведения о поколении.
2. Первое поколение.
3. Второе поколение.
4. Третье поколение.
5. Четвертое поколение.
6. Пятое поколение.
7. Используемая литература.

 

1. Общие сведения о поколении ЭВМ.

           Все основные идеи, которые лежат  в основе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 году  английским математиком Чарльзом  Бэббиджем. Он разработал проект  машины для выполнения научных  и технических расчетов, где предугадал  основные устройства современного  компьютера, а также его задачи. Управление такой машиной должно  было осуществляться программным  путем. Для ввода и вывода данных  Бэббидж предлагал использовать  перфокарты - листы из плотной  бумаги с информацией, наносимой  с помощью отверстий. В то время  перфокарты уже использовались  в текстильной промышленности. Отверстия  в них пробивались с помощью  специальных устройств - перфораторов. Идеи Бэббиджа стали реально  воплощаться в жизнь в конце 19 века. 
          В 1888 году американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 году изобретение Холлерита было впервые использовано в 11-й американской переписи населения. Работа, которую пятьсот сотрудников выполняли в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 помощниками на 43 табуляторах за один месяц. 
В 1896 году Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) - компании, внесшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники. 
        В феврале 1944 года на одном из предприятий Ай-Би-Эм (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского университета по заказу ВМС США была создана машина "Mark 1". Это был монстр весом около 35 тонн.

       В "Mark 1" использовались механические элементы для представления чисел и электромеханические - для управления работой машины. Числа хранились в регистрах, состоящих из десяти зубных счетных колес. Каждый регистр содержал 24 колеса, причем 23 из них использовались для представления числа (т.е. "Mark 1" мог "перемалывать" числа длинной до 23 разрядов), а одно - для представления его знака. Регистр имел механизм передачи десятков и поэтому использовался не только для хранения чисел; находящееся в одном регистре, число могло быть передано в другой регистр и добавлено к находящемуся там числу (или вычтено из него). Всего в "Mark 1" было 72 регистра и, кроме того, дополнительная память из 60 регистров, образованных механическими переключателями. В эту дополнительную память вручную вводились константы - числа, которые не изменялись в процессе вычислений. 
      Наконец, в 1946 в США была создана первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) - ENIAC (Electronic Numerical integrator and Computer - Электронный числовой интегратор и компьютер). Разработчики: Джон Мочи (John Маuchу) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert). 
Он был произведен на свет в Школе электрической техники Moore (при университете в Пенсильвании). 
Время сложения - 200 мкс, умножения - 2800 мкс и деления - 24000 мкс.  
     Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон - создатель теории информации, Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Одно время слово "кибернетика" использовалось для обозначения вообще всей компьютерной науки, а в особенности тех ее направлений, которые в 60-е годы считались самыми перспективными: искусственного интеллекта и робототехники. Вот почему в научно-фантастических произведениях роботов нередко называют "киберами". А в 90-е годы это слово опять всплыло для обозначения новых понятий, связанных с глобальными компьютерными сетями - появились такие неологизмы, как "киберпространство", "кибермагазины" и даже "киберсекс".

 

2. Первое поколение.

       Развитие  ЭВМ делится на несколько периодов. Поколения ЭВМ каждого периода  отличаются друг от друга элементной  базой и математическим обеспечением. Первое поколение (1945-1954) - ЭВМ на  электронных лампах (вроде тех, что  были в старых телевизорах). Это  доисторические времена, эпоха становления  вычислительной техники. Большинство  машин первого поколения были  экспериментальными устройствами  и строились с целью проверки  тех или иных теоретических  положений. Вес и размеры этих  компьютерных динозавров, которые  нередко требовали для себя  отдельных зданий, давно стали  легендой. Ввод чисел в первые  машины производился с помощью  перфокарт, а программное управление  последовательностью выполнения  операций осуществлялось, например, в ENIAC, как в счетно-аналитических  машинах, с помощью штекеров и  наборных полей. Хотя такой способ  программирования и требовал  много времени для подготовки  машины, то есть для соединения  на наборном поле (коммутационной  доске) отдельных блоков машины, он позволял реализовывать счетные "способности" ENIAC'а и тем выгодно отличался от способа программной перфоленты, характерного для релейных машин. Солдаты, приписанные к этой огромной машине, постоянно носились вогруг нее, скрипя тележками, доверху набитыми электронными лампами. Стоило перегореть хотя бы одной лампе, как ENIAC тут же вставал, и начиналась суматоха: все спешно искали сгоревшую лампу.                Первой серийно выпускавшейся ЭВМ 1-го поколения стал компьютер UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер). Разработчики: Джон Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспер Эккерт (J. Prosper Eckert). Он был первым электронным цифровым компьютером общего назначения. UNIVAC, работа по созданию которого началась в 1946 году и завершилась в 1951-м, имел время сложения 120 мкс, умножения -1800 мкс и деления - 3600 мкс. UNIVAC мог сохранять 1000 слов, 12000 цифр со временем доступа до 400 мкс максимально. Магнитная лента несла 120000 слов и 1440000 цифр.                Ввод/вывод осуществлялся с магнитной ленты, перфокарт и перфоратора. Его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.  
Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.  
        Машины этого поколения: «ENIAC», «МЭСМ», «БЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20» и др. Эти машины занимали большую площадь, использовали много электроэнергии и состояли из очень большого числа электронных ламп. Например, машина «Стрела» состояла из 6400 электронных ламп и 60 тыс. штук полупроводниковых диодов. Их быстродействие не превышало 2—3 тыс. операций в секунду, оперативная память не превышала 2 Кб. Только у машины «М-2» (1958) оперативная память была 4 Кб, а быстродействие 20 тыс. операций в секунду.

      

3. Второе поколение.

        ЭВМ 2-го поколения были разработаны  в 1950—60 гг. В качестве основного  элемента были использованы уже  не электронные лампы, а полупроводниковые  диоды и транзисторы, а в качестве  устройств памяти стали применяться  магнитные сердечники и магнитные  барабаны - далекие предки современных  жестких дисков. Второе отличие  этих машин — это то, что  появилась возможность программирования  на алгоритмических языках. Были  разработаны первые языки высокого  уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два  важных усовершенствования позволили  значительно упростить и ускорить  написание программ для компьютеров.  
     Применение полупроводников в электронных схемах ЭВМ привели к увеличению достоверности, производительности до 30 тыс. операций в секунду, и оперативной памяти до 32 Кб. Уменьшились габаритные размеры машин и потребление электроэнергии. Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой.         Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже компьютеризовали свою бухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет.

               Устройства ввода — вывода  обеспечивают ввод информации  в машину с фотосчитывающего  устройства на киноленте со  скоростью 35 чисел/с и вывод результатов  вычислений на печатающее устройство  со скоростью 20 чисел/с. 
Питание машины от сети переменного тока напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц.  
Потребляемая мощность около 3 кВт. 
Занимаемая площадь 20 кв. м. 

 

4. Третье поколение.

       Разработка  в 60-х годах интегральных схем - целых устройств и узлов из  десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле  полупроводника (то, что сейчас называют  микросхемами) привело к созданию  ЭВМ 3-го поколения. В это же  время появляется полупроводниковая  память, которая и по сей день  используется в персональных  компьютерах в качестве оперативной. Применение интегральных схем  намного увеличило возможности  ЭВМ. Теперь центральный процессор  получил возможность параллельно  работать и управлять многочисленными  периферийными устройствами. ЭВМ  могли одновременно обрабатывать  несколько программ (принцип мультипрограммирования). В результате реализации принципа  мультипрограммирования появилась  возможность работы в режиме  разделения времени в диалоговом  режиме. Удаленные от ЭВМ пользователи  получили возможность, независимо  друг от друга, оперативно взаимодействовать  с машиной.  
      Начиная с ЭВМ 3-го поколения, традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Хотя машины одной серии сильно отличались друг от друга по возможностям и производительности, они были информационно, программно и аппаратно совместимы. Производительность машин достигала от 500 тыс. до 2 млн. операций в секунду, объём оперативной памяти достигал от 8Мб до 192Мб. 
Для серий ЭВМ было сильно расширено программное обеспечение.  
     Невысокое качество электронных комплектующих было слабым местом советских ЭВМ третьего поколения. Отсюда постоянное отставание от западных разработок по быстродействию, весу и габаритам, но, как настаивают разработчики СМ, не по функциональным возможностям. Для того, чтобы компенсировать это отставание, в разрабатывались спецпроцессоры, позволяющие строить высокопроизводительные системы для частных задач. Оснащенная спецпроцессором Фурье-преобразований СМ-4, например, использовалась для радиолокационного картографирования Венеры. 
        В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

 

5. Четвертое поколение.

             Обычно считается, что период  с 1975 г. принадлежит компьютерам  четвертого поколения. Их элементной  базой стали большие интегральные  схемы (БИС. В одном кристалле  интегрировано до 100 тысяч элементов). Быстродействие этих машин составляло  десятки млн. операций в секунду, а оперативная память достигла  сотен Мб. Появились микропроцессоры (1971 г. фирма Intel), микро-ЭВМ и персональные ЭВМ. Стало возможным коммунальное использование мощности разных машин (соединение машин в единый вычислительный узел и работа с разделением времени). Однако, есть и другое мнение - многие полагают, что достижения периода 1975-1985 гг. не настолько велики, чтобы считать его равноправным поколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетие принадлежащим "третьему-с половиной" поколению компьютеров. И только с 1985г., когда появились супер большие интегральные схемы (СБИС. В кристалле такой схемы может размещаться до 10 млн. элементов.), следует отсчитывать годы жизни собственно четвертого поколения, здравствующего и по сей день. 
Развитие ЭВМ 4-го поколения пошло по 2 направлениям: 
1-ое направление — создание супер - ЭВМ - комплексов многопроцессорных машин. Быстродействие таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации. Многопроцессорные вычислительные комплексы (МВК) "Эльбрус-2" активно использовались в Советском Союзе в областях, требующих большого объема вычислений, прежде всего, в оборонной отрасли. Вычислительные комплексы "Эльбрус-2" эксплуатировались в Центре управления космическими полетами, в ядерных исследовательских центрах. Наконец, именно комплексы "Эльбрус-2" с 1991 года использовались в системе противоракетной обороны и на других военных объектах. 
2-ое направление — дальнейшее развитие на базе БИС и СБИС микро-ЭВМ и персональных ЭВМ (ПЭВМ). Первыми представителями этих машин являются Apple, IBM - PC (XT, AT, PS /2), «Искра», «Электроника», «Мазовия», «Агат», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и др. 
       Начиная с этого поколения ЭВМ стали называть компьютерами.  
Благодаря появлению и развитию персональных компьютеров (ПК), вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств - графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой "несерьезной" техники. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, не вымерли и продолжают развиваться.

 

6. Пятое поколение.

         ЭВМ пятого поколения — это  ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения  ЭВМ была принята в Японии  в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут  созданы принципиально новые  компьютеры, ориентированные на  решение задач искусственного  интеллекта. С помощью языка Пролог  и новшеств в конструкции компьютеров  планировалось вплотную подойти  к решению одной из основных  задач этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.

      На ЭВМ  пятого поколения ставятся совершенно  другие задачи, нежели при разработки  всех прежних ЭВМ. Если перед  разработчиками ЭВМ с I по IV поколений  стояли такие задачи, как увеличение  производительности в области  числовых расчётов, достижение большой  ёмкости памяти, то основной задачей  разработчиков ЭВМ V поколения является  создание искусственного интеллекта  машины (возможность делать логические  выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком  и компьютером.

      Многие  успехи, которых достиг искусственный  интеллект, используют в промышленности  и деловом мире. Экспертные системы  и нейронные сети эффективно  используются для задач классификации. Добросовестно служат человеку  генетические алгоритмы (используются, например, для оптимизации портфелей  в инвестиционной деятельности), робототехника (промышленность, производство, быт - везде она приложила свою  кибернетическую руку), а также  многоагентные системы. Не дремлют  и другие направления искусственного  интеллекта, например, распределенное  представление знаний и решение  задач в интернете: благодаря  им в ближайшие несколько лет  можно ждать революции в целом  ряде областей человеческой деятельности.

 

 

 

 

 

7. Используемая литература:

1. Учебник по информатике: учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования – Михеева Е. В., О. И. Титова.

2.  http://sugarcomp.narod.ru/clas.htm

3. http://www.bestreferat.ru/referat-248618.html