Общие сведения о ПЭВМ. И их классификация (поколения ПЭВМ)

Электронная вычислительная машина, компьютер–комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.
Классификация по принципу действия: Цифровые вычислительные машины (ЦВМ)–вычисл.машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме. ЦВМ отличаются высокой точностью вычисления и удобством хранения информации. Аналоговые вычислительные машины (АВМ)–вычисл.машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т. е. в виде непрерывного рядя значений какой-либо физической величины. АВМ просты и удобны в эксплуатации, характеризуются высоким быстродействием и относительно высокой точностью. Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной в цифровой и аналоговой форме. Они совмещают преимущества ЦВМ и ГВМ.

Классификация по назначению: Универсальные ЭВМ–для решения широкого круга задач. Проблемно-ориентированные ЭВМ -служат для решения более узкого круга задач связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных. Специализированные ЭВМ–используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Классификация по размерам и функциональным возможностям: Супер ЭВМ - вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компов. Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер». В общем случае, суперкомп-комп значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом, скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером. Архитектура также не может считаться признаком принадлежности к классу суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащёнными быстрыми для своего времени скалярными процессорами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компов, предлагаемых другими компаниями. Большие ЭВМ (минифреймы). Этот класс исторически появился первым. Конструктивно выполнены в виде одной или нескольких стоек. Основные направления применения минифреймов-решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и ресурсами. Минифреймы плохо совмещаются с другими системами. Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) –надежные,недорогие и удобные в эксплуатации компы, обладающие несколько низкими параметрами по сравнению с большими ЭВМ. Основные особенности: широкий диапазон производительности в конкретных условиях применения, аппаратная реализация большинства системных функций ввода-вывода инф-ии, простая реализация микропроцессорных и многомашинных систем, высокая скорость обработки прерываний, возможность работы с форматами данных различной длины. Микро-ЭВМ –компы,в которых центральный процессор выполнен в виде одной микросхемы (микропроцессора). Современные модели микро-ЭВМ могут содержать несколько микропроцессоров. Можно выделить следующие группы в классе микро-ЭВМ:

- Микроконтроллеры – микро-ЭВМ выполнение в виде одной микросхемы. Используются для автоматизации работы несложных электронных устройств.
- Персональные компьютеры –однопользовательские микро-ЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности.

- Рабочие станции – однопользовательские мощные микро-ЭВМ, специализированные на выполнении определенного вида работы (инженерные, графические, издательские и. т.д.)
- Серверы – многопользовательские мощные микро-ЭВМ в вычислительных сетях выделенные для обработки запросов от всех станций сети.

1948 — 1958 гг., первое поколение ЭВМ 1959 — 1967 гг., второе поколение ЭВМ
1968 — 1973 гг., третье поколение ЭВМ 1974 — 1982 гг., четвертое поколение ЭВМ
1П: 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. В качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.

Программирование работы ЭВМ 1 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, позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа. В 1956 году был создан 1ый язык программирования высокого уровня для математических задач - язык Фортран, а в 1958 - универсальный язык программирования Алгол. ЭВМ, начиная от UNIVAC и заканчивая БЭСМ-2 и 1ми моделями ЭВМ "Минск" и "Урал", относятся к 1поколению вычислительных машин.

2П: Логич.схемы строились на дискретных полупроводниковых и магнитных элементах(диоды, биполярные транзисторы, тороидальные ферритовые микротрансформаторы).В кач-ве конструктивно-технологич 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 компов.Тактовые частоты работы электр схем повысились до сотен килогерц.

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках 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. Создаваемые на базе компов системы управления потребовали от ЭВМ более высокой производительности, а главное - надежности. В компах стали широко использоваться коды с обнаружением и исправлением ошибок, встроенные схемы контроля. В машинах 2го 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. Пример: IBM 360-40 Изготовлена в 1964 г. Для разных моделей комбинируется из 19 блоков центрального процессора и 40 типов периферии. Емкость ОЗУ 256 Кбайт. Производительность 246 тыс. опер/сек.

3П: 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(SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компах.Логич схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электр схем повысились до единиц мегагерц. Снизились напряжения питания и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ. В опер.запом.устр 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 2уровня запоминающих устройств: сверхоперативные запом.устр 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 3П стали модели систем IBM (ряд моделей IBM 360) и PDP (PDP 1). В Советском Союзе в содружестве со странами Совета Экономической Взаимопомощи стали выпускаться модели единой системы (ЕС) и системы малых (СМ) ЭВМ.В ЭВМ 3П значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной - видеомонитор(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 Хемминга 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

4П: Революционным событием в развитии компьютерных технологий третьего поколения машин было создание больших и сверхбольших интегральных схем, микропроцессора (1969 г.) и персонального компа. Начиная с 1980г практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компом стал персональный.Логич интегральные схемы в компах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS- транзисторов с непосредственными связями, работающими с меньшими амплитудами электрических напряжений (единицы вольт), потребляющими меньше мощности,тем самым позволяющими реализовать более прогрессивные нанотехнологии. Опер память стала строиться не на ферритовых сердечниках, а также на интегральных CMOS-транзисторных схемах, причем запоминающим элементом в них служила паразитная емкость между электродами этих транзисторов.Первый ПК создали в апреле 1976 года два друга, Стив Джобс и Стефан Возняк.На базе интегрального 8-битного контроллера жестко запаянной схемы популярной электронной игры 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

5П: Переход к компам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта.Считалось, что архитектура компов 5П будет содержать два основных блока. 1 из них-собственно комп, в котором связь с пользователем осуществляет блок, называемый «интеллектуальным интерфейсом». Задача интерфейса-понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие задачи перевести в работающую программу. Основные требования к компам 5-гоП: Создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов); Развитие логич программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; Создание новых технологий в производстве вычислительной техники; Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.

В качестве одной из необходимых для создания искусств интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти. Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения с высокой скоростью операций сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках. Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы специальные объектно ориентированные и логические языки программирования. Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компа к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Пример: IBM eServer z990. Изготовлен в 2003 г. Физические параметры: вес 2000 кг., потребляемая мощность 21 КВт., площадь 2,5 кв. м., высота 1,94 м., емкость ОЗУ 256 ГБайт, производительность — 9 млрд. инструкций/сек.

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.

Поиск по сайту: