История развития ЭВМ. Поколения ЭВМ.
История развития, структура и архитектура ЭВМ
Технические средства реализации информационных процессов
Историю развития информатики можно начинать с глубины веков, ведь информацией называют любые сведения о событиях, процессах или объектах, являющиеся предметом восприятия, передачи, преобразования и хранения.
Однако основы информационной теории и техники как таковой были заложены в XVII веке Шиккардом, Паскалем и Лейбницем. Вот они - этапы большого пути:
1623 г. - В. Шиккард, профессор Тюбингенского университета предложил агрегат, состоящий из суммирующего и множительного устройства.
1642 г. - Блез Паскаль продемонстрировал в Люксембургском дворце машину, которая могла складывать и вычитать.
1673 г. - немецкий математик и философ Г. Лейбниц представил в Парижской академии вычислитель, выполняющий все 4 арифметических действия.
1812 - 1823 гг. - профессор Кембриджского университета Чарльз Беббидж построил разностную машину, а в 1835 г. он же представил проект аналитической машины (прообраз ПК): склад, мельница, управляющий. Фрагмент такого вычислителя построил сын ученого, а программы для него готовила первый программист Ада Лавлейс (Байрон).
1880 г. - Г. Холлерит сконструировал электромеханический перфокарточный табулятор, который использовался при переписи населения в США и в России.
1911 г. - механик А.Н. Крылов построил уникальный аналоговый решатель дифференциальных уравнений.
1918 г. - М.А. Бонч-Бруевич изобрел триггер.
1919 г. - академик Н.Н. Павловский создал аналоговую вычислительную машину.
1928 г. - основана фирма Motorola для производства электронных узлов вычислителей.
1936 г. - английский математик А. Тьюринг опубликовал доказательство того, что любой алгоритм может быть реализован с помощью дискретного автомата.
1939 г. - американский инженер Дж. Стибниц создал релейную машину BELL.
1939 г. - У. Хьюлетт и Д. Паккард основали компанию для производства компонентов первых вычислителей.
1946 г. - Джон фон Нейман и Гольдстейн опубликовали статью "Предварительное обсуждение логической конструкции ЭВМ".
1947 г. - Шокли и др. изобрели транзистор.
1948 г. - в Массачусетском университете был построен первый компьютер с памятью EDVAC.
1949 г. - Морис Уилкс построил компьютер EDSAC в соответствии с принципами фон Неймана.
1957 г. - Б. Нойс и Г. Мур открыли первую в мире компанию по производству полупроводниковых приборов, спустя 10 лет ими была создана фирма "Intel Corporation".
1971 г. - сотрудник фирмы Intel Д. Хофф создает первый микропроцессор i4004.
1975 г. - рождение корпорации "Microsoft Corporation".
1977 г. - Стефен Возняк и Стивен Джобс собирают первый настольный компьютер "Apple".
1981 г. - IBM представляет свой первый персональный компьютер IBM PC.
История развития в СССР
История развития информатики в СССР начинается в первые послевоенные годы.
В конце 1948 г. 12 научных сотрудников и 15 техников под руководством С.А. Лебедева начали работу над малой электронно-счетной машиной (МЭСМ). Машина, выполненная на базе 7500 ламп на площади в 64 м2, была собрана за два года и потребляла 25 кВт электроэнергии.
1952 г. - выпущена большая электронно-счетная машина (БЭСМ) на 4500 лампах, выполнявшая до 10000 операций в секунду.
1956 г. - доклад Лебедева на конференции в городе Дармштадте произвел настоящий фурор. БЭСМ (8 тыс. оп./с) была признана лучшей ЭВМ в Европе.
С 1958 г. начался промышленный выпуск ЭВМ в СССР.
1959 г. - ЭВМ М-20 (20 тыс. оп./с).
1967 г. - БЭСМ-6 (1 млн. оп./с). Впервые реализованы идеи параллелизма. Было выпущено 350 машин со сроком эксплуатации - 25 лет. Последние БЭСМ демонтированы в середине 90-х г.
30 декабря 1967 г. вышло постановление Совмина СССР о разработке ЕС ЭВМ.
1979 г. - "Эльбрус-1", 10 ЦП на БИС с общей памятью, производительность - 1,5 - 10 млн. оп./с.
1985 г. - "Эльбрус-2", производительность более 100 млн.оп./с.
1991 г. - "Эльбрус-3", для 16 ЦП производительность - 1 млрд. оп./с.
Поколения ЭВМ
В основе выделения поколений ЭВМ лежит элементная база процессора. Эта и другие характеристики ЭВМ разных поколений приведены в таблице
| Таблица -Поколения ЭВМ | |||||||
| Характеристики | Первое 1951-1954 гг. | Второе 1958-1960 гг. | Третье 1965-1966 гг. | Четвертое | Пятое | ||
| 1976 - 1979 гг. | 1985 г. | ||||||
| 1. Элементная база ЦП | Электронные лампы | Транзисторы | Интегральные схемы | БИС | СБИС | СБИС + опто - и крио - электроника | |
| 2. Элементная база ОЗУ | Электронно-лучевые трубки | Ферритовые сердечники | Ферритовые сердечники | БИС | СБИС | СБИС | |
| 3. Maксимальная емкость ОП в байтах | |||||||
| 4. Максимальное быстродействие ЦП в ОС | 109 + многопроцессорность | 1012 + многопроц | |||||
| 5. Языки программирования | Машинный код | + ассемблер | + процедурные языки высокого уровня (ЯВУ) | + новые процедурные ЯВУ | + непроцедурные ЯВУ | + новые непроцедурные ЯВУ | |
| 6. Средства связи пользователя с ЭВМ | Пульт управления, перфокарты | Перфокарты, перфоленты | Алфавитно-цифровой терминал | Монохромный графический дисплей, клавиатура | Цветной графический дисплей, клавиатура, "мышь" и т.д. | + устройства голосовой связи с ЭВМ |
Классификация ЭВМ
Одна из общепринятых классификаций ЭВМ приведена Б.С. Богумирским.
§ Большие ЭВМ (mainframe) IBM 360/370, ЕС ЭВМ, ES/9000, IBM S/390.
§ Супер-ЭВМ (Cray J90, Convex C38XX, IBM SP2, SGI POWER CHALLENGE, системы MPP, Электроника СС-100, Эльбрус-3).
§ Мини-ЭВМ (PDP-11, VAX, СМ ЭВМ).
§ Микро-ЭВМ:
§ АРМ;
§ встроенные;
§ ПЭВМ.
С точки зрения взаимодействия команд и данных, интересна классификация ЭВМ по Флинну:
§ ОКОД (SISD) - "одиночный поток команд, одиночный поток данных". Традиционная архитектура фон Неймана + КЭШ + память + конвейеризация.
§ ОКМД (SIMD) - "одиночный поток команд, множественный поток данных".
§ МКМД (MIMD) - "множественный поток команд, множественный поток данных", мультипроцессорные системы (несколько устройств управления и АЛУ).
§ Основные модели ПЭВМ
§ Основные модели ПЭВМ, представленные на рынке:
§ ЭВМ фирмы IBM и их аналоги. Характерен принцип открытости архитектуры.
§ ЭВМ фирмы Apple собираются на базе микропроцессоров фирмы Motorola, представлены двумя семействами: Apple и Macintosh. Основное отличие от ЭВМ фирмы Intel -замкнутость архитектуры.
§ ЭВМ независимых фирм производителей.