Поколения компьютеров

I поколение (1945-1955

на электронных лампах

• быстродействие 10-20 тыс. операций в секунду

• каждая машина имеет свой язык

• нет операционных систем

• ввод и вывод: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты

Подробно

· Элементная база: электронно-вакуумные лампы, резисторы, конденсаторы. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.

· Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов и занимают специальный машинный зал.

· Быстродействие: 10 - 20 тыс. оп/с.

· Эксплуатация слишком сложна из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп. Существует опасность перегрева ЭВМ.

· Программирование: трудоемкий процесс в машинных кодах. При этом необходимо знать все команды машины, их двоичное представление, архитектуру ЭВМ. Этим в основном были заняты математики-программисты, которые непосредственно и работали за ее пультом управления. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.

 

II поколение (1955-1965)

• на полупроводниковых транзисторах(1948, Дж. Бардин, У. Брэттейн и У. Шокли)

• 10-200 тыс. операций в секунду

• первые операционные системы

• первые языки программирования: Фортран (1957), Алгол (1959)

• средства хранения информации: магнитные барабаны, магнитные диски

Подробно

· Элементная база: полупроводниковые элементы. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.

· Габариты: ЭВМ выполнены в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста. Для их размещения требуется специально оборудованный машинный зал, в котором под полом прокладываются кабели, соединяющие между собой многочисленные автономные устройства.

· Производительность: от сотен тысяч до 1 млн. оп/с.

· Эксплуатация: упростилась. Появились вычислительные центры с большим штатом обслуживающего персонала, где устанавливалось обычно несколько ЭВМ. Так возникло понятие централизованной обработки информации на компьютерах. При выходе из строя нескольких элементов производилась замена целиком всей платы, а не каждого элемента в отдельности, как в ЭВМ предыдущего поколения.

· Программирование: существенно изменилось, так как стало выполняться преимущественно на алгоритмических языках. Программисты уже не работали в зале, а отдавали свои программы на перфокартах или магнитных лентах специально обученным операторам. Решение задач производилось в пакетном (мультипрограммном) режиме, то есть все программы вводились в ЭВМ подряд друг за другом, и их обработка велась по мере освобождения соответствующих устройств. Результаты решения распечатывались на специальной перфорированной по краям бумаге.

· Произошли изменения как в структуре ЭВМ, так и в принципе ее организации. Жесткий принцип управления заменился микропрограммным. Для реализации принципа программируемости необходимо наличие в компьютере постоянной памяти, в ячейках которой всегда присутствуют коды, соответствующие различным комбинациям управляющих сигналов. Каждая такая комбинация позволяет выполнить элементарную операцию, то есть подключить определенные электрические схемы.

· Введен принцип разделения времени, который обеспечил совмещение во времени работы разных устройств, например одновременно с процессором работает устройство ввода-вывода с магнитной ленты.

III поколение (1965-1980)

• на интегральных микросхемах(1958, Дж. Килби)

• быстродействие до 1 млн. операций в секунду

• оперативная памяти – сотни Кбайт

• операционные системы – управление памятью, устройствами, временем процессора

• языки программирования Бэйсик (1965), Паскаль (1970, Н. Вирт), Си (1972, Д. Ритчи)

• совместимость программ

Подробно

· Элементная база: интегральные схемы, которые вставляются в специальные гнезда на печатной плате.

· Габариты: внешнее оформление ЕС ЭВМ схоже с ЭВМ второго поколения. Для их размещения также требуется машинный зал. А малые ЭВМ - это, в основном, две стойки приблизительно в полтора человеческих роста и дисплей. Они не нуждались, как ЕС ЭВМ, в специально оборудованном помещении.

· Производительность: от сотен тысяч до миллионов операций в секунду.

· Эксплуатация: несколько изменилась. Более оперативно производится ремонт обычных неисправностей, но из-за большой сложности системной организации требуется штат высококвалифицированных специалистов. Большую роль играет системный программист.

· Технология программирования и решения задач: такая же, как на предыдущем этапе, хотя несколько изменился характер взаимодействия с ЭВМ. Во многих вычислительных центрах появились дисплейные залы, где каждый программист в определенное время мог подсоединиться к ЭВМ в режиме разделения времени. Как и прежде, основным оставался режим пакетной обработки задач.

· Произошли изменения в структуре ЭВМ. Наряду с микропрограммным способом управления используются принципы модульности и магистральности. Принцип модульности проявляется в построении компьютера на основе набора модулей - конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Под магистральностью понимается способ связи между модулями компьютера, то есть все входные и выходные устройства соединены одними и теми же проводами (шинами). Это прообраз современной системной шины.

· Увеличились объемы памяти. Магнитный барабан постепенно вытесняется магнитными дисками, выполненными в виде автономных пакетов. Появились дисплеи, графопостроители.

IV поколение (с 1980 по …)

• компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах (БИС, СБИС)

• суперкомпьютеры

• персональные компьютеры

• появление пользователей-непрофессионалов, необходимость «дружественного» интерфейса

• более 1 млрд. операций в секунду

• оперативная памяти – до нескольких гигабайт

• многопроцессорные системы

• компьютерные сети

• мультимедиа (графика, анимация, звук)

Следует особо отметить одну из самых значительных идей, воплощенных в компьютере на данном этапе: использование для вычислений одновременно нескольких процессоров (мультипроцессорная обработка).