 |
Четвертое поколение (1980 – 19?)- сверх большие интегральные схемы (СБИС)
|
|
|
|
Краткая историческая справка.
Развитие компьютерной архитектуры (этапы развития технических средств и информационных ресурсов)
Развитие информационного общества повлекло за собой развитие вычислительной техники. В ходе эволюции компьютерных технологий были разработаны множество разных компьютеров. Проследим краткую историю развития вычислительной техники. Существую различные системы классификации компьютеров. Компьютеры принято различать (классифицировать) по поколениям, по назначению, по типоразмерам, по совместимости, по типу используемого процессора.
Рассмотрим сначала классификацию по поколениям. Поколения компьютеров различаются по элементной базе:
Нулевое поколение (1642-1945 г.)– механические компьютеры
В качестве древнего предшественника компьютера называют механическое счетное устройство – абак. Это глиняная пластина с желобами, в которых укладывались камни, представляющие цифры. В России в 16-17 веках появилось новое более передовое изобретение счеты.
Первое в мире автоматическое устройство для выполнения сложения было создано на базе механических часов. В 1623 г. –немецкий профессор Вильгельм Шикард изобрел суммирующие часы.
Первая действующая вычислительная машина появилась в 1642 г. – Блез Паскаль (французский математик) изобрел суммирующую машину. Это была 8-ми разрядная машина, механическая машина с ручным приводом и могла выполнять сложение и вычитание.
1673 г. – немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (немецкий математик) выдвинул идею ВМ с двоичной системой счисления. Его механическая машина могла выполнять 4 действия.
Через 150 лет Чарльз Беббидж (профессор Кембриджского Университета - английский математик) создал аналитическую машину (ЗУ, вычислительное устройство, устройства вв/выв). Эта машина могла выполнять несколько алгоритмов. Он попытался построить ВМ без участия человека (принцип программного управления, программы на перфокартах). Идеи Беббиджа опередили эпоху и даже сегодня большинство современных компьютеров по конструкции схожи с аналитической машиной. Поэтому Ч. Беббиджа называют дедушкой современного цифрового компьютера. Разработкой принципов программирования аналитической машины занималась Ада Лавлейс (дочь английского поэта Байрона). В ее честь назван один из языков программирования.
|
|
|
В XX веке появляются электрические арифмометры, машины на электромеханических реле.
В конце 30 х годов немец Конрад Зус (Zuse) построил малый компьютер на электромеханических реле. Научились создавать и записывать в память программы.
Позже в Америке были также сконструированы компьютеры с использованием бинарной арифметики (Джон Атанасов, Джордж Стибитс). В Гарварде Говард Айкен разработал компьютер «Марк 1». Компьютер имел 72 слова и мог выполнять любую команду за 6 секунд.
Однако, релейные компьютеры устарели и началась эра электроники.
Первое поколение – электронные лампы (1945- 1955)
Стимулом к созданию электронных компьютеров стала вторая мировая война. Группа ученых А. Беркс, Г. Голдстайн и Джон фон Нейман сформулировали принципы построения компьютеров, которые используются до сих пор. В 1949 году появился первый компьютер, где программы хранились в памяти.
В СССР машины первого поколения: МЭМС – малая электронная счетная машина (1951 г.), БЭСМ (1952г.), Стрела (1953 г.), Урал-1 (1954 г.). Все эти машины имели большие габариты и были дорогостоящими.
Второе поколение (1955 -1965 г) - транзисторы
На смену лампам в электронных схемах пришли транзисторы. ЭВМ стали меньше по габаритам, увеличилось быстродействие и надежность. Появились ОС, языки высокого уровня, повысилось быстродействие. В СССР это машины: Наири, Минск, БЭСМ-6, Мир. Наиболее производительными ЭВМ этого поколения являются: Стреч (США), Атлас (Великобритания), БЭСМ-6 (СССР).
|
|
|
Третье поколение (1965-1980 г.) – интегральные схемы.
Это поколение связано с появлением интегральных микросхем. На одной микросхеме размещались десятки транзисторов. Компьютеры несколько уменьшились в размерах, работали быстрее и стоили дешевле. Повысилась надежность, уменьшились габариты, увеличилось быстродействие. Отличительной особенностью машин этого поколения является их совместимость между собой как аппаратная, так и программная. Впервые идею общей архитектуры, обеспечивающей выполнение ранее написанных программ на других моделях, предложила компания IBM. Она выпустила линейку транзисторных компьютеров SYSTEM/ 360 (IBM/360, IBM/370). Нововведением являлось также и мультипрограммирование. В памяти компьютера могло находиться одновременно несколько программ, и пока одна программа ждала, когда закончится процесс ввода/вывода, другая выполнялась. В результате ресурсы процессора расходовались более рационально. В восточной Европе были выпущены аналоги зарубежных семейств под общим названием - ЕС ЭВМ. Также одновременно появились мини-ЭВМ.
1974г. – появился первый микропроцессор INTEL 4004 и компьютер INTEL 8008.
Четвертое поколение (1980 – 19?)- сверх большие интегральные схемы (СБИС)
СБИС (сверхбольшие интегральные схемы) стали основой четвертого поколения ЭВМ и существуют до настоящего времени. Их появление позволило на одну плату (кристалл) помещать миллионы транзисторов, т.е. в одной микросхеме собрать целый узел, например, микропроцессор. Это привело к созданию компьютеров меньшего размера, возросла надежность, повысилось быстродействие, уменьшилась стоимость. Появилась возможность приобретать компьютеры не только у организаций, но и у отдельных людей. Началась эра персональных компьютеров.
Первый 8-ми разрядный процессор Intel 8080 был выпущен специально для компьютеров. На его базе был разработан микрокомпьютер Альтаир, который имел коммерческий успех. Кроме того, на нем Бил Гейтс и Пол Ален реализовали язык Бейсик.
|
|
|
Первые персональные компьютеры продавались в виде комплексов. Каждый комплект содержал печатную плату, набор интегральных схем, включающий схему INTEL 8080, источник питания и 8 -ми дюймовый дисковод. Сложить из частей компьютер должен был пользователь сам. Программное обеспечение к комплекту не прилагалось, приходилось писать самим. Позднее появилась ОС CP/M. Она помещалась на дискету и включала в себя систему управления файлам и интерпретатор для выполнения пользовательских команд.
Еще один персональный компьютер Apple, был разработан Стивом Джобсом. Этот компьютер стал популярным среди домашних пользователей, что сделало компанию серьезным игроком на рынке.
Компания IBM совершенствовала компьютеры и создала ПК на базе процессора INTEL 8088. Этот компьютер (IBM PC) появился в 1981 году и стал самым популярным компьютером в истории. В 1985 году был выпущен первый представитель линейки Pentium.
Позже на смену компьютеров с полным набором команд (CISC – Complex Instruction Set Computer) пришел компьютер RISC (Reduced Instruction Set Computer) – компьютер с сокращенным набором команд.
Кроме персональных компьютеров к 4-му поколению относятся серверы – мощные ВМ, которые используются для управления компьютерными сетями. Серверы предоставляют свои ресурсы в коллективное пользование и могут эффективно одновременно обслуживать большое количество пользователей.
Важное направление в компьютерах этого поколения - параллельная обработка данных и как следствие создание многоядерных процессоров. Такие многопроцессорные компьютеры называют суперкомпьютерами. В России в МГУ (2009 г.) был введен в строй суперкомпьютер Ломоносов (производительность 400 тфлопс). На момент запуска он занимал в мировом рейтинге суперкомпьютеров 12-ое место.
Характеристики компьютеров меняются постоянно. Частота до 4 х гигагерц, винчестер 160-200 гигабайт.
|
|
|
