Поколение ЭВМ

1. Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы

Логические схемы создавались  на дискретных радиодеталях и электронных  вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах  использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные  и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В  качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.

Программирование работы ЭВМ этого  поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы  на конкретную модель машины и "умирали" вместе с этими моделями.

В середине 1950-х годов появились  машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования (ЯСК), позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа. В 1956 году был создан первый язык программирования высокого уровня для математических задач - язык Фортран, а в 1958 году - универсальный  язык программирования Алгол.

ЭВМ, начиная от UNIVAC и заканчивая БЭСМ-2 и первыми моделями ЭВМ "Минск" и "Урал", относятся к первому  поколению вычислительных машин.

 

2. Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы

Логические схемы строились  на дискретных полупроводниковых и  магнитных элементах (диоды, биполярные транзисторы, тороидальные ферритовые микротрансформаторы). В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом (платы из фольгированного гетинакса). Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивает большую гибкость использования компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем повысились до сотен килогерц.

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках1 и на флоппи-дисках - промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

В 1964 году появился первый монитор  для компьютеров - IBM 2250. Это был  монохромный дисплей с экраном 12 х 12 дюймов и разрешением 1024 х 1024 пикселов. Он имел частоту кадровой развертки 40 Гц.

Создаваемые на базе компьютеров системы  управления потребовали от ЭВМ более  высокой производительности, а главное - надежности. В компьютерах стали  широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля.

В машинах второго поколения  были впервые реализованы режимы пакетной обработки и телеобработки  информации.

Первой ЭВМ, в которой частично использовались полупроводниковые  приборы вместо электронных ламп, была машина SEAC (Standarts Eastern Automatic Computer), созданная в 1951 году.

В начале 60-х годов полупроводниковые  машины стали производиться и  в СССР.

 

3. Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е  годы

В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integrated circuits - SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компьютерах.

Логические схемы ЭВМ 3-го поколения  уже полностью строились на малых  интегральных схемах. Тактовые частоты  работы электронных схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.

В оперативных запоминающих устройствах  использовались миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и  магнитные пленки с прямоугольной  петлей гистерезиса. В качестве внешних  запоминающих устройств широко стали  использоваться дисковые накопители.

Появились еще два уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запоминающие устройства на триггерных регистрах, имеющие  огромное быстродействие, но небольшую  емкость (десятки чисел), и быстродействующая кэш-память.

Начиная с момента широкого использования  интегральных схем в компьютерах, технологический  прогресс в вычислительных машинах  можно наблюдать, используя широко известный закон Мура. Один из основателей компании Intel Гордон Мур в 1965 году открыл закон, согласно которому количество транзисторов в одной микросхеме удваивается через каждые 1,5 года.

Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ 3-го поколения часто стали называть системами.

Так, первыми ЭВМ этого поколения  стали модели систем IBM (ряд моделей IBM 360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе  в содружестве со странами Совета Экономической Взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и др1.) стали выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ.

В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется  уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения  оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением  машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное  видеотерминальное устройство общения  оператора с машиной - видеомонитор, или дисплей.

Большое внимание уделено повышению  надежности и достоверности функционирования ЭВМ и облегчению их технического обслуживания. Достоверность и надежность обеспечиваются повсеместным использованием кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок (корректирующие коды Хеммин-га и циклические коды).

Модульная организация вычислительных машин и модульное построение их операционных систем создали широкие  возможности для изменения конфигурации вычислительных систем. В связи с  этим возникло новое понятие "архитектура" вычислительной системы, определяющее логическую организацию этой системы  с точки зрения пользователя и  программиста.

 

 

4. Четвертое поколение ЭВМ: 1980г…

Революционным событием в развитии компьютерных технологий третьего поколения  машин было создание больших и  сверхбольших интегральных схем (Large Scale Integration - LSI и Very Large Scale Integration - VLSI), микропроцессора (1969 г.) и персонального компьютера. Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный.

Логические интегральные схемы  в компьютерах стали создаваться  на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, работающими  с меньшими амплитудами электрических  напряжений (единицы вольт), потребляющими  меньше мощности, нежели биполярные, и  тем самым позволяющими реализовать  более прогрессивные нанотехнологии (в те годы - масштаба единиц микрон).

Оперативная память стала строиться  не на ферритовых сердечниках, а также  на интегральных CMOS-транзисторных схемах, причем непосредственно запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами (затвором и истоком) этих транзисторов.

Первый персональный компьютер  создали в апреле 1976 года два друга, Стив Джобе (1955 г. р.) - сотрудник фирмы Atari, и Стефан Возняк (1950 г. р.), работавший на фирме Hewlett-Packard. На базе интегрального 8-битного контроллера жестко запаянной схемы популярной электронной игры, работая вечерами в автомобильном гараже, они сделали простенький программируемый на языке Бейсик игровой компьютер "Apple", имевший бешеный успех. В начале 1977 года была зарегистрирована Apple Сотр., и началось производство первого в мире персонального компьютера Apple

 

 

 

 

 

 

Интергральная схема

Интегра́льная схе́ма - чип, микрочи́п (microchip, silicon chip, chip — тонкая пластинка — первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки.[1]

Бо́льшая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.

Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под  микросхемой (МС, чипом) — ИС, заключённую  в корпус. В то же время выражение  чип-компоненты означает «компоненты для поверхностного монтажа» (в отличие от компонентов для пайки в отверстия на плате).