Элементарная база эвм третьего поколения

Элементарная база эвм третьего поколения

(не стоит паниковать при виде этого вопроса – запомнить нужно основные моменты, а выносить их кусками значит лишь кого-то полного понимания картины)

На данный момент существует четыре поколения ЭВМ.

Поколения ЭВМ Первое (1949-1958) Второе (1959-1963) Третье (1964-1976) Четвертое (1977-н.в.)
Элементная база ЭВМ Электронные лампы, реле Транзисторы, параметроны ИС, СБИС Сверхбольшие ИС (СБИС)
Производительность центрального процессора до 3х105 о/с до 3х106 о/с до 3х107 o/c более 3х107 o/c
Тип оперативной памяти (ОП) триггеры, ферритовые сердечники (ФС) миниатюрные ФС полупроводниковая БИС полупроводниковая СБИС
Объем ОП до 64 Кб до 512 Кб до 16 Мб более 16 Мб
Типичные модели поколения EDSAC ENIAC UNIAC БЭСМ RCA-501, IBM-7090, БЭСМ-6 IBM/360, PDP, VAX, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ IBM/370, SX-2, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray, сети
Характерное программное обеспечение Коды, автокоды, ассемблеры Языки программиро-вания, диспетчеры АСУ, АСУТП ППП, СУБД, САПРы, ЯВУ, операцион-ные системы БЗ, ЭС, системы параллельного программирования

В первом поколении (1943-1959 гг.) элементной базой ЭВМ была электронная лампа, в которой использовался эффект Эдисона.

Электронная лампа – это прибор, работа которого осуществляется за счет изменения потока электронов, двигающихся в вакууме от катода к аноду. Движение электронов происходит за счет термоэлектронной эмиссии – испускания электронов с поверхности нагретых металлов. Здесь используется свойство металлов, которые обладают большой концентрацией свободных электронов с различной энергией, а, следовательно, и скоростями движения. По мере нагревания металла энергия электронов возрастает, и некоторые из них преодолевают потенциальный барьер на границе металла.

В ЭВМ первого поколения оперативная память выполнялась на триггерах, затем на ферритовых сердечниках, быстродействие 5-30 тыс. арифметических операций в секунду.

Память на магнитных сердечниках хранила данные в виде направления намагниченности небольших ферритовых колец. Каждое кольцо сохраняло 1 бит информации, а вся память представляла собой прямоугольную матрицу.

От программиста того времени требовалось хорошее знание архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. Программирование осуществлялось в машинных кодах, позднее на ассемблере и автокоде. Поэтому программирование на ЭВМ первого поколение было уделом избранных, специально подготовленных математиков-программистов.

Первые ЭВМ использовались в основном для научных расчетов.

Машины первого поколения размещались в огромных залах (типа спортивных). Тысячи электронных ламп быстро нагревали помещение, высокая температура снижала надежность ЭВМ.

К концу жизненного цикла первого поколения появился первый язык высокого уровня – ФОРТРАН.

Применение транзисторов в вычислительной технике дало начало второму поколению (1959-1963 гг.) компьютеров. На компьютерах с транзисторами начал действовать закон «10» — улучшение за десять лет всех характеристик компьютера примерно в десять и более раз.

Переход на новую элементную базу оказался неизбежным, так как рост производительности и надежность ЭВМ первого поколения достигли своего максимума. Основные причины, приведшие к необходимости замены электронных ламп, были следующими:

1. Нить накаливания в электронных лампах со временем теряет свои эмиссионные свойства и перегорает. В среднем, срок службы лампы не превышал 10 000 часов. Таким образом, в ЭВМ, состоящей из 104 электронных ламп, в среднем, каждый час, выходила из строя одна электронная лампа.

2. ЭВМ на электронных лампах требуют мощных источников питания, при этом почти 75% энергии растрачивается на тепловых потерях. Это, в свою очередь, приводит к необходимости организации дорогостоящих и сложных систем охлаждения. Транзисторы потребляют на порядок меньше энергии и слабее греются.

3. Большие габариты электронных ламп. Самые миниатюрные радиолампы не позволяли в одном кубическом дециметре разместить более 1000 элементов, в то же время использование транзисторов позволяло на порядок увеличить плотность монтажа.

4. Радиолампы – это хрупкий элемент. Его установка требует осторожности и аккуратности, и с большим трудом поддается автоматизации. В то же время транзисторы гораздо более надежны и прочны, что позволяет легко автоматизировать процесс их производства и монтажа.

Кроме новой элементной базы и быстродействия, второе поколение характеризуется новыми архитектурными решениями и развитием технологии программирования. В ЭВМ второго поколения обеспечивается совмещение функциональных операций, они стали работать в режиме разделения времени. Реализовано совмещение центрального процессора по обработке данных и каналов ввода-вывода, а также распараллеливание операций выборки команд и данных из памяти.

Конец 50-х годов — это начало этапа автоматизации программирования. В это время появляются языки CommercialTranslator, FACT, MathMathic, и 38

программно-ориентированные языки высокого уровня (ЯВУ): Fortran (1955), Algol-60, AKU-400 и др.

В это время были разработаны первые системы пакетной обработки, которые автоматизировали всю последовательность действий оператора по организации вычислительного процесса. Ранние системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными не для обработки данных, а для управления вычислительным процессом.

В 1957 году компанией BellLabs была разработана операционная система Bell Operating System. А в 1962 году была разработана компанией GeneralElectric операционная система General Comprehensive Operating System.

Микроэлектронная технология породила третье поколение ЭВМ (1964-1974 гг.). В этом поколении элементную базу компьютеров образовали так называемые интегральные схемы. Замечательное отличие такой схемы заключается в том, что все ее элементы (транзисторы, резисторы конденсаторы) и соединения между ними создаются на небольшой пластине кристалла (обычно кремния). Технология, использующая процессы травления и напыления, позволяет создавать схемы с чрезвычайно мелкими элементами. Именно поэтому такие схемы и стали называть интегральными микросхемами.

Использование интегральных схем позволило получить ряд преимуществ:

1. Увеличилась надежность ЭВМ. Надежность интегральных схем – на порядок выше надежности аналогичных схем на дискретных 40 компонентах.

2. За счет повышения плотности упаковки электронных схем, уменьшилось время передачи сигнала по проводникам и, как следствие, увеличилось быстродействие ЭВМ.

3. Производство интегральных схем хорошо поддается автоматизации, что при серийном производстве резко уменьшает себестоимость производства и способствует популяризации и расширению области применения ЭВМ.

4. Высокая плотность упаковки электронных схем уменьшила на несколько порядков габариты, массу и потребляемую мощность ЭВМ, что позволило использовать их в недоступных до этого областях науки и техники, таких как авиация и космическая техника.

В ЭВМ третьего поколение уже четко выделяется иерархия памяти. ОЗУ делится на независимые блоки с собственными системами управления, работающие параллельно. Структура оперативной памяти делится на страницы и сегменты. Развивается и внутренняя память процессора – создаются предпосылки к вводу кэширования памяти.

Наряду с совершенствованием логических устройств и памяти, полным ходом шла модернизация устройств ввода-вывода. Быстродействие новых ЭВМ требовало более быстрой и надежной системы ввода-вывода данных, чем устройства чтения перфокарт и телетайпы. На смену им пришли клавиатуры, панели графического ввода, дисплеи со световым карандашом, плазменные панели, растровые графические системы и другие устройства.

К концу 1960-х годов уже был создан целый ряд операционных систем, реализующий множество необходимых функций по управлению ЭВМ. Всего эксплуатировалось более сотни различных ОС.

Среди наиболее развитых операционных систем были:

1. OS/360, разработанная фирмой IBM в 1964 году для управления мейнфреймами;

2. MULTICS– одна из первых операционных систем с разделением времени исполнения программ;

3. UNIX, разработанная в 1969 году и, впоследствии, разросшаяся до целого семейства операционных систем, многие из которых являются одними из самых популярных на сегодняшний день.

Использование операционных систем упростило работу с ЭВМ и способствовало популяризации электронной вычислительной техники.

На ЭВМ III поколения появились системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизирования проектных работ (САПР), совершенствуются АСУ и АСУТП. Создаются пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения. Появляются новые и совершенствуются существующие языки программирования, их количество достигло уже 3000.

Сверхбольшие интегральные схемы стали основой элементарной базы компьютеров четвертого поколения (1975-н.в.). Процессор, реализованный на одной СБИС, получил название микропроцессора.

Читайте также:  Замена тачскрина в домашних условиях

Парк всех машин четвертого поколения можно условно разделить на пять основных классов: микро-ЭВМ, персональные компьютеры, специальные ЭВМ, ЭВМ общего назначения и супер-ЭВМ. Но из этого многообразия, лишь ПК и супер-ЭВМ определяют лицо четвертого поколения.

ЭВМ четвертого поколения можно характеризовать тремя основными показателями: элементной базой, персональным характером использования (ПК) и нетрадиционной архитектурой (супер-ЭВМ).

Элементная база способствовала миниатюризации ВТ, повышению ее надежности, позволила создавать мини- и микро-ЭВМ по своим возможностям превосходящие большие ЭВМ предыдущего поколения.

Основой для создания ПК стало создание универсального процессора на одном кристалле. Первый микропроцессор Intel 4004 был создан в 1971 году и содержал 2250 элементов, а в 1974 году был создан микропроцессор Intel 8080, содержащий уже 4500 элементов и послужил основой для создания первого ПК — Altair-8800. Этот компьютер рассылался по почте, стоил 397 долларов и имел возможности для расширения периферийными устройствами. Для Altair-8800 П. Аллен и У. Гейтс создали транслятор с языка Basic.

Начала формироваться ПК-индустрия. Лавинообразно растет программное обеспечение, направленное не только на решение производственных и научных задач, а удовлетворяющее потребности рядовых граждан, в том числе и ПО для развлечений. С каждым годом парк персональных компьютеров увеличивается, появляются все новые модели с новым интуитивно-понятным интерфейсом программного обеспечения, включая операционные системы.

ПК четвертого поколения по своим возможностям уже превосходят многие мощные ЭВМ третьего поколения. Никого уже не удивляет, что память современных ПК превышает уже сотни мегабайт, а память жесткого магнитного диска имеет размерность в гигабайтах и даже в терабайтах. Компьютер оснащен не только дисководами для гибких дисков, но и устройством для считывания информации с компакт-дисков.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Структурная организация современных ЭВМ

2.1. Поколения ЭВМ и их элементная база. 14

2.2. Архитектура ЭВМ.. 20

2.3. Современная классификация ЭВМ.. 24

2.4. Основные устройства системного блока ЭВМ.. 29

2.4.2. Системная (материнская) плата. 32

2.4.4. Запоминающие устройства. 38

2.4.5. Интерфейсы сопряжения и платы расширения. 49

2.5. Внешние устройства ЭВМ.. 57

2.5.2. Печатающие устройства. 67

2.5.3. Устройства для вывода звуковой информации. 78

2.5.4. Устройства ввода изображения. 82

2.5.5. Устройства обработки мультимедиа-данных. 88

2.5.6. Указательные (координатные) устройства. 93

2.5.7. Игровые устройства. 95

Поколения ЭВМ и их элементная база

В основу периодизации ЭВМ по поколениям (являющейся все-таки относительной) положены следующие факторы:

– физико-технологический принцип (поколение машины определяется в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления);

– уровень программного обеспечения;

– быстродействие и др.

Как правило, границы поколений четко не определены, так как в один и тот же период выпускались машины разного уровня.

Доэлектронный период. Вопрос облегчения выполнения вычислений всегда волновал умы ученых. Первые счеты появились около пяти тысяч лет назад. Но более серьезные механические устройства появились только после XV века: суммирующая машина, машина Якобсона, счислитель Куммера, счетный механизм, различные арифмометры. Все эти наработки и накопленный веками опыт классификации и индексации информации подготовили почву для создания и повсеместного применения ЭВМ.

Первое поколение ЭВМ (1948–1958) создавалось на основе вакуумных электроламп, машина управлялась с пульта и перфокарт с использованием машинных кодов. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы.

Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, «Стрела», Минск-1, Урал-1, Урал-2, Урал-3, М-20, «Сетунь», БЭСМ-2, «Раздан» (рис. 2.1).

ЭВМ первого поколения были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысячи операций в секунду, емкость оперативной памяти – 2 кб или 2048 машинных слов (1 кб = 1024) длиной 48 двоичных знаков.

Второе поколение ЭВМ (1959–1967) появилось в 60-е гг. ХХ века. Элементы ЭВМ выполнялись на основе полупроводниковых транзисторов (рис. 2.2, 2.3). Эти машины обрабатывали информацию под управлением программ на языке Ассемблер. Ввод данных и программ осуществлялся с перфокарт и перфолент.

а

б

в

Рис. 2.1. ЭВМ первого поколения: а – МЭСМ; б – БЭСМ-1; в – «Стрела»

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития ПО.

Рис. 2.2. ЭВМ второго поколения «Наири» Рис. 2.3. ЭВМ второго поколения МИР-2

Третье поколение ЭВМ (1968–1973). Элементная база ЭВМ – малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. Управление работой этих машин происходило с алфавитно-цифровых терминалов. Для управления использовались языки высокого уровня и Ассемблер. Данные и программы вводились как с терминала, так и с перфокарт и перфолент. Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ и резко снизить цены на аппаратное обеспечение. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличенное быстродействие, повышенную надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились.

Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня.

Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее ПО. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека (рис. 2.4).

Рис. 2.4. ЭВМ четвертого поколения СМ-1420

Пятое поколение ЭВМ (1990 – настоящее время) создано на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые отличаются колоссальной плотностью размещения логических элементов на кристалле.

В соответствии с [5] основную концепцию ЭВМ пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

– компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

– компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта, т. е. для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.

В работе [6] проект пятого поколения ЭВМ, опубликованный в начале 80-х гг. ХХ столетия в Японии, рассмотрен более подробно.

Читайте также:  Как отключить гостя в windows 10

Основная идея этого проекта – сделать общение конечного пользователя с компьютером максимально простым, подобным общению с любым бытовым прибором. Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления (рис. 2.5):

– разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подоб­ный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно-языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога – очень сложная и не решенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows’xx. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину – позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному программному обеспечению, не принимая участия в его разработке;

– привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество. Подобная технология предполагает два этапа проектирования программных продуктов:

● программистом создается «пустая» универсальная программная оболочка, способная наполняться конкретными знаниями и с их использованием решать практические задачи. Например, эту оболочку можно было бы заполнить правилами составления квартальных и иных балансов предприятий, и тогда она могла бы решать задачи бухгалтерского учета;

● конечный пользователь заполняет созданную программистом программную оболочку, вводя в нее знания, носителем которых (в некоторой предметной области) он является. После этого программный продукт готов к эксплуатации (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Два этапа технологии подготовки прикладных задач к решению на компьютере, предлагаемые в проекте ЭВМ пятого поколения: а – программист создает пустую программную оболочку;
б – заказчик (конечный пользователь) наполняет оболочку знаниями

Наполненная знаниями конечного пользователя программная оболочка готова к решению тех прикладных задач, правила решения которых внес в нее конечный пользователь. Таким образом, начинается эксплуатация программного продукта.

Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем, связанных с представлением и манипулированием знаниями. Тем не менее с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.

Шестое и последующие поколения ЭВМ. Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Деление ЭВМ по временным периодам и номерам поколений, как уже упоминалось, – достаточно условное. Ряд авторов вводят понятие нулевого поколения и существенно иные временные интервалы для поколений.

В табл. 2.1 показана эволюция технологий использования компьютерных систем.

Лекция №5

Третье поколение компьютеров разрабатывалось с 1964 по 1974 год на новой элементной базе, осуществился переход к интегральной технологии.

Развивающаяся авиационная и космическая техника предъявляли повышенные требования к электронным устройствам, в том числе и к компьютерам, требуя высокой надежности, уменьшения габаритов и потребляемой мощности, высокого быстродействия.

Впервые идея создания интегральных схем — устройств, вмещающих в себя, как минимум, фрагменты электронных схем, начала активно обсуждаться в 1952 году в Англии. Начало этому положил эксперт по радарам Дж. Даммер (G.W.A. Dummer). В 1952 году Дж.В. Даммер выдвинул идею создания монолитной полупроводниковой интегральной схемы, но только в 1962 году началось промышленное производство интегральных схем.

В сентябре 1958 года Джек Килби продемонстрировал руководству Texas Instruments первый рабочий экземпляр интегральной схемы – на небольшом кристалле полупроводника инженеру удалось разместить несколько компонентов электронной схемы, таких как транзисторы, резисторы, конденсаторы и пр. Килби использовал в качестве полупроводникового материала кристалл германия, который сегодня не столь популярен, как кремний.

Таким образом, достижение Джека Килби заключается в практической реализации идей его английского коллеги, Джеффри Даммера, однако значение этого шага столь велико, что в 2000 году Килби становится лауреатом Нобелевской премии, именно за его разработки конца 50-хх годов.

Благодаря интегральным схемам удалось значительно улучшить технические и эксплуатационные характеристики компьютеров. Быстрыми темпами развивалась технология производства больших интегральных схем. В 1971 году фирма Intel выпустила первый 4-х разрядный микропроцессор, выполненный на одном кристалле и способный выполнять набор из 45 команд, в то время его называли микропрограммным компьютером на одном кристалле.

Первый, 4-х разрядный микропроцессор компании Intel — 4004 :

Микропроцессор содержал 2300 транзисторов на кристалле, тактовая частота составляла 108 кГц, быстродействие 60000 оп/сек., адресуемая память 640 байт. В 1974г. эта же фирма выпустила 8-разрядный микропроцессор 8080, выполняющий набор из 75 команд. Технологической основой разработки полупроводниковых интегральных схем явилась планарная диффузионная технология изготовления кремниевых транзисторов. Серийный выпуск полупроводниковых интегральных схем был налажен в США в 1961г.

Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Всего одна микросхема способна заменить тысячи, миллионы транзисторов. Один крошечный кристалл обладает значительно большими вычислительными возможностями, чем 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.

Первый экспериментальный компьютер на интегральных схемах был создан фирмой "Тексас Инструментс" по контракту с ВВС США. Разработка велась 9 месяцев и была завершена в 1961г. Компьютер имел всего 15 команд, был одноадресным, тактовая частота была 100 кгц, емкость запоминающего устройства всего 30 чисел, для представления чисел использовалось 11 двоичных разрядов. Для создания компьютера использовалось 587 интегральных схем, потребляемая мощность составляла всего 16вт., вес 585 гр., занимаемый объем 100 кубических сантиметров.

Отметим существенные признаки компьютеров третьего поколения.

· Осуществился переход к новой элементной базе — переход от дискретных полупроводниковых элементов к интегральным схемам. Снова уменьшились габариты и потребляемая мощность компьютеров, возросла надежность.

· В центральный процессор вводится система прерываний. Все управление компьютером автоматизировано. Управление осуществляет комплекс программ, объединенный в операционную систему(ОС). Пользователь общается с компьютером через ОС, которая синхронизирует работу аппаратной части, используя систему прерывания и таймер — электронные часы. Широко используется многопрограммный режим работы.

· Развивается иерархия памяти. Оперативная память делится на блоки с независимыми системами управления. Эти блоки могут работать одновременно. Структура оперативной памяти делится на страницы и сегменты.

· Создаются семейства, ряды компьютеров, программно совместимых снизу вверх.

· Вводятся специальные периферийные процессоры (каналы) для управления внешними запоминающими устройствами и периферийными устройствами. В компьютерах третьего поколения появился расширенный набор внешних устройств. Были разработаны устройства внешней памяти с увеличенной емкостью и скоростью передачи данных.

· Первые устройства внешней памяти на магнитных дисках появились в начале 60-х годов, после того как в 1956г. фирма IBM разработала плавающие магнитные головки на магнитной подушке. Емкость магнитных дисков стала на порядок больше, чем емкость магнитных барабанов, применявшихся ранее.

· Появились устройства ввода графической информации с чертежа, оптические читающие устройства, графопостроители.

· Машины третьего поколения оперируют с произвольной буквенно-цифровой информацией, единица адресации памяти байт, а не слово ( длина слова стала 4 байта, используются полуслова и двойные слова). У машин третьего поколения появилась возможность параллельной работы устройств и, как следствие, возможность работы нескольких пользователей в режиме разделения времени.

· Широко разрабатывается класс больших универсальных компьютеров (мэйнфреймов), повышается эффективность использования компьютеров, используется мультипрограммный режим работы. Мейнфреймы долгое время оставались наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они строились на одном или нескольких процессорах, каждый из которых мог оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций для получения сверхвысокой производительности).

Компьютер IBM360, выпущенный в 1964 году, можно считать типичным универсальным компьютером третьего поколения, определившим общие черты компьютеров этого класса.

Архитектура IBM/360 была настолько удачной, что стала де-факто промышленным стандартом вплоть до сегодняшнего дня. Многие другие фирмы стали выпускать совместимые с IBM/360 компьютеры. В СССР IBM/360 была клонирована в серии машин ЕС ЭВМ. Благодаря широкому распространению IBM/360, изобретённые для неё 8-битные символы и 8-битный байт как минимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники. Также IBM/360 была первой 32-разрядной компьютерной системой.

Читайте также:  Как подключить bluetooth геймпад к компьютеру

Шестнадцатеричная система счисления, широко применявшаяся в документации IBM/360, практически вытеснила ранее доминировавшую восьмеричную.

Старшие модели семейства IBM/360 и последовавшее за ними семейство IBM/370 были одними из первых компьютеров с виртуальной памятью (соответственно, со страничной и сегментной адресацией памяти) и первыми серийными компьютерами, поддерживающими реализацию виртуальных машин.

В 1969 году Советский Союз заключил соглашение о сотрудничестве в разработке Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) и системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ). За образец была взята лучшая в то время американская система IBM360.

Ориентация в дальнейшем советской промышленности на изучение "зарубежных технологий" привела к стойкому отставанию в области вычислительной техники. В 1972 году были созданы первые аналоги (клоны) компьютеров фирмы IBM, получившие название ЕС ЭВМ. Единая с американской система электронных вычислительных машин была разработана странами СЭВ (Совета экономической взаимопомощи — Болгарией, Венгрией, ГДР, Польшей, Чехословакией и СССР) и базировалась на архитектуре IBM 360/370.

Дальнейшее развитие компьютеров этого класса предусматривало преемственность и совместимость, в IBM370 была сохранена система команд IBM360, для повышения производительности компьютера был введен принцип конвейерного управления с опережающей обработкой команд.

Была введена параллельная и конвейерная обработка данных в операционном блоке, использовалась виртуальная память (особая организация управления памятью, которая позволяет рассматривать всю память компьютера, как основную), КЭШ память (буферная память, позволяющая согласовать скорости обмена данными быстрых и медленных устройств памяти). На базе универсальных компьютеров стало возможно создание вычислительных систем, обслуживающих удаленных пользователей.

ЭВМ ЕС-1010 (быстродействие до 10 тыс. операций в секунду, объем оперативной памяти от 8 до 64 Кб):

ЕС-1020,ЕС-1021 (15 тыс. операций в секунду, от 16 до 64 Кб):

ЕС-1030,ЕС-1033, ЕС-1040,ЕС-1045, ЕС-1050 (500 тыс. операций в секунду, от 256 до 1024 Кб):

ЕС-1055, ЕС-1060 (1,0-1,3 млн. операций в секунду, от 2048 до 8192 Кб):

ЕС-1061, ЕС-1066 (более 2 млн. операций в секунду, 8192 Кб):

Кроме того был налажен широкий выпуск микро и миниЭВМ, таких как Электроника-60, Электроника-100/125, Электроника-79, СМ-3, СМ-4 и др.

Эти машины, как машины третьего поколения, оперируют с произвольной буквенно-цифровой информацией, единица адресации памяти 1 байт, (длина слова 4 байта), используются полуслова и двойные слова, используется возможность параллельной работы устройств и работа нескольких пользователей в режиме разделения времени.

Первой ЭВМ, разработанной в Советском Союзе на интегральных микросхемах была, построенная в 1970г. в Ереванском научно-исследовательском институте математических машин, ЭВМ "Наири3" и ее модификации "Наири3-1" и "Наири3-2" (на интегральных гибридных микросхемах).

Электронная цифровая вычислительная машина "Наири-3" была предназначена для решения широкого круга инженерных, научно-технических, планово-экономических и учетно-статистических задач.

В машине использовался упрощенный машинный язык, облегчающий программирование, а также, был введен специальный режим автоматического программирования, позволявший вводить задачи на обычном математическом языке. Часто встречающиеся задачи могли выполняться на машине без предварительной подготовки при помощи внутренней библиотеки программ.

Для непосредственного выполнения арифметических операций и вычисления ряда функций был предусмотрен режим "счетной машины". Основной особенностью ЭВМ "Наири-3" было двухступенчатое построение микропрограммного устройства управления, обеспечивающее хранение больших массивов микропрограмм.

В 1972 году фирмой MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Sistems — микро аппаратура и телеметрические системы) был разработан первый циф-ровой компьютер MITS816, доступный для персонального использования. В 1973 году фирма Xerox выпустила первый персональный компьютер Alto, укомплектованный монитором.

Ведутся работы по созданию сверхбыстродействующих компьютеров (суперкомпьютеров), в 1964 году был создан компьютер CDC6600, а в 1969 году — CDC7600, вошедшие в семейство CYBER. Для повышения быстродействия в суперкомпьютерах использовались методы конвейерной и парал-лельной обработки при помощи процессора сложной структуры, состоящего из матрицы процессоров обработки данных и специального управляющего процессора, который распределяет задачи и управляет потоком данных в системе.

В начале 70-х годов были выпущены первые машины семейства PDP11, объединенные единой архитектурой, но отличающиеся высокой производи-тельностью. Эта архитектура стала образцовой в классе миникомпьютеров. Продолжением этой линии можно считать суперминикомпьютеры

Digital Equipment Corp VAX11/730, 750, 780 и т.д. Правда, система команд VAX заметно отличается от системы команд семейства PDP11, разрядность машинного слова 32 (в два раза больше), увеличено адресное пространство, емкость оперативного запоминающего устройства возросла до 8 Мбайт.

Для начальной загрузки системного программного обеспечения использовался терминал (консоль). Загрузка системных программ производилась с накопителя на гибких магнитных дисках. Связь центрального процессора VAX с оперативной памятью и внешними устройствами осуществлялась че-рез синхронное межсоединение. Физически оно представляло собой набор разъемов, в которые вставлялись модули на печатных платах. Разрядность ячеек памяти 1 байт.

В состав центрального процессора VAX входило:

§ логическое устройство, управлявшее извлечением команд из памяти и их выполнением;

§ шестнадцать доступных программисту 32 разрядных регистра.

В эти годы появилось и новое поколение терминальных устройств с клавиатурой для ввода информации и дисплеем.

Создаются сверхпроизводительные компьютеры с конвейерной (потоковой), матричной, ассоциативной и мультипроцессорной архитектурой. Каждый тип архитектуры предназначен для решения своего типа задач, Эти компьютеры уже не являются универсальными в широком смысле слова.

В 1972 году был создан сверхпроизводительный компьютер ILIAC4 (США) с конвейерной архитектурой, включавшей 64 процессора. Это был наиболее крупный проект среди компьютеров третьего поколения.

Разрабатывали компьютер сотрудники Илинойского университета во главе с Д.Слотником. Компьютер был предназначен для решения системы уравнений в частных производных при помощи итерационных разностных схем.

Решение такой задачи может быть ускорено в 64 раза по сравнению с последовательным вычислением на однопроцессорном компьютере. Максимальное быстродействие компьютера 200млн.операций в секунду. Оперативная память была выполнена на интегральных схемах.

При разработке компьютера ILIAC4 планировалось использование всех достижений того времени для того, чтобы получить максимально высокую производительность, превышающую на один или два порядка производительность самых быстродействующих в то время компьютеров, таких как "Барроуз8500" (август 1967 года), IBM360/90 (ноябрь 1967 года), "Контрол Дейта 7600". В проекте было решено использовать мультипроцессорную организацию, высокую степень интеграции микросхем, применять наиболее быстродействующие элементы интегральной технологии.

В процессе реализации проект подвергся существенным изменениям.

Первый вариант проекта, разработанный в 1966 году предусматривал использование 8 вычислительных комплексов. Каждый вычислительный комплекс должен был содержать 16 устройств обработки данных, параллельно под-ключающихся к общему оперативному устройству памяти.

Во втором варианте структуры ILIAC4 в состав системы должно было войти 256 устройств обработки данных, состоящих из процессоров, выполненных в виде монолитных полупроводниковых интегральных схем.

В качестве носителя информации в запоминающем устройстве предполагалось использовать тонкие магнитные пленки, или полупроводниковые интегральные схемы. Устройства обработки данных должны были составить 4 массива по 64 устройства в каждом. Для общего управления системой планировалось использовать компьютер "Барроуз 8500". Система должна была иметь номи-нальное быстродействие 1млрд.оп/сек. Но стоимость проекта оказалась слишком велика и был реализован сокращенный вариант проекта с быстродействием 200млн.оп/сек.

В 1974 году создается компьютер STAR100 с конвейерной архитектурой, максимальная производительность 100 млн.операций в секунду.

В 1975 году создается ассоциативный компьютер STARAN4. Его максимальное быстродействие составляло 300 млн.операций в секунду. Основная операция — сравнение.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 6692 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ссылка на основную публикацию
Шум в радиаторах отопления как устранить
Отопительная система конструктивно очень сложна, а от ее функционирования зависит уровень комфорта всех жильцов дома. Когда монтажом отопления занимаются профессионалы,...
Что значит код ошибки 805а8011
Многие владельцы смартфонов с операционной системой Windows Phone не могут войти в учетную запись магазина Marketplace. На экране появляется код...
Что значит интегрированный процессор
Здравствуйте, уважаемые пользователи и любители компьютерного железа. Сегодня порассуждаем на тему, что такое интегрированная графика в процессоре, зачем она вообще...
Шутеры по локальной сети на андроид
Перемещайтесь по многочисленным картам игры и уничтожайте врагов с помощью различного оружия. v4.2 + Мод: много денег Великолепная аркада с...
Adblock detector