<<
>>

Классификация по поколениям

Классификация вычислительных систем по поколениям соответствует истори- ческому процессу развития вычислительной техники. Основными классифици- рующими признаками являются элементная база и соответствующие ей техни- ческие параметры вычислительных систем: быстродействие процессора, объем оперативной и внешней памяти, надежность, стоимость и т.
д. В качестве до- полнительных факторов во внимание принимаются характер программного обес- печения, преимущественная сфера использования и некоторые другие. По сово- купности этих признаков к настоящему времени принято выделять пять поколений вычислительной техники.

В 5.1 довольно подробно прослеживается процесс развития средств вычислений вплоть до первого поколения компьютеров. К первому поколению относятся ма- шины, созданные в период, начинающийся с компьютера ЕDSАС и заканчиваю- щийся примерно в конце 1950-х гг. Их элементной базой были электронные лам- пы накаливания (см. рис. 3.18, а). Оперативная память машин создавалась на ферритовых сердечниках.

Ее объем составлял несколько тысяч чисел, а среднее быстродействие процессора было на уровне 5-30 тыс. арифметических операций в секунду. Программировать приходилось в машинных кодах, немного позднее на автокоде или Ассемблере. Создавались машины первого поколения в единич- ных экземплярах и использовались в основном для выполнения математических вычислений в военных, технических и научных целях.

Эти машины стоили очень дорого, занимали огромные площади, были не совсем надежны в работе, имели маленькую скорость обработки информации и могли хранить очень мало данных. Работать с этими машинами могли только профес- сионалы высочайшей квалификации. Чтобы обслуживать машину, ремонтиро- вать ее при сбоях и т. д., требовался целый коллектив специалистов. Несмотря на все перечисленные недостатки, их применение для обработки информации оказалось весьма успешным.

В качестве типичных примеров машин первого поколения можно указать амери- канские компьютеры UNIVAC, IBM-701, IBM-704, а также советские машины БЭСМ и М-20.

Ко второму поколению относят машины, элементной базой которых является транзистор (см. рис. 3.18, 6), изобретенный в 1951 г. Уильямом Шокли. Машины второго поколения создавались в период с конца 50-х и до середины 60-х гг. XX в. У этих машин значительно уменьшились стоимость и габариты, выросли надеж- ность, скорость работы и объем хранимой информации. Типичный объем опера- тивной памяти составлял 64-128 Кбайт, а скорость обработки данных возросла до 1 млн. операций в секунду.

В архитектуре машин второго поколения было введено совмещение во времени работы центрального процессора и каналов ввода/вывода, а также появился свя- занный с совмещением многопрограммный режим. Были созданы машины с рас- параллеливанием выборки команд и данных из оперативной памяти.

С появлением специальных алгоритмических языков, таких как Фортран и Ал- гoл-60, а также библиотек стандартных программ существенно упростилось при- менение машин для решения практических задач в различных областях. Маши- ны стали использовать для стандартных инженерных расчетов, в экономической деятельности, для оптимизации работы отдельных предприятий и даже отраслей и во многих других областях.

Типичными машинами второго поколения в нашей стране были БЭСМ-4, М-220, Минск-22, БЭСМ-6. Причем машина БЭСМ-6 в этот период считалась одним из лучших в Европе компьютеров.

Машины третьего поколения выполнены на интегральных схемах (см. рис. 3.18, в). Отметим, что первая интегральная схема была создана в 1959 г. Д. Килби. Переход от транзисторов к интегральным схемам вызвал соответствующие изменения в стоимости, размерах и надежности машин. Емкость оперативной памяти уве- личилась до мегабайта, а скорость — до десятков миллионов операций в секунду.

Важнейшим отличием третьего поколения компьютеров стал выпуск машин се- мействами.

ВНИМАНИЕ --------------------------------------------------------------------------------------------------------

Семейством называется группа моделей компьютеров, которые используют одни и те же способы кодирования данных, имеют одинаковые системы команд централь- ного процессора и одинаковую логическую структуру.

Отличаются модели друг от друга по скорости, объемам памяти, стоимости и т. д. В связи с этим разные модели могут использоваться для удовлетворения различных потребностей пользователей.

Поскольку машины, входящие в семейство, используют одни и те же способы кодирования данных, одну и ту же систему команд, можно осуществлять широ- кий обмен программами и данными между разными пользователями без внесе- ния в программы существенных изменений.

В ходе развития семейства в архитектуру новых моделей могут вноситься усо- вершенствования, в систему команд могут включаться новые команды и группы команд. Но при этом практически всегда сохраняется так называемая обратная совместимость, означающая, что все созданные программы, работавшие на пред- шествующих моделях, без каких-либо изменений должны выполняться на лю- бой новой модели.

Появление машин третьего поколения принято датировать 1964 г., когда были выпущены первые модели семейства IBM/360. Всего было выпущено одиннадцать различных по своим техническим характеристикам, но одинаковых по архитекту- ре моделей этого семейства. Популярность машин семейства IBM/360 оказалась настолько велика, что во всем мире их стали копировать или выпускать похожие по функциональным возможностям и совпадающие по способам кодирования

и обработки информации. Причем программы, подготовленные для выполнения на машинах IBM, с успехом выполнялись на их аналогах, так же как и програм- мы, написанные для выполнения на аналогах, могли быть выполнены на маши- нах IBM. Такие модели машин принято называть программно-совместимыми. В нашей стране такой программно-совместимой с семейством IBM/360 была се- рия машин ЕС ЭВМ, в которую входило около двух десятков различных по мощности моделей.

Еще одним важнейшим нововведением этого периода было появление операци- онных систем и систем управления базами данных, без которых немыслимо представить сегодняшние информационные технологии.

Начиная с третьего поколения, вычислительные машины становятся повсемест- но доступными и широко используются для решения самых различных задач.

Характерным для этого времени является коллективное использование машин, так как они все еще довольно дороги, занимают большие площади и требуют сложного и дорогостоящего обслуживания. Правда, доступ к возможностям машины уже организуется и с индивидуально используемых устройств — терми- налов (от terminal — конечный пункт), которые представляют собой оконечные устройства, состоящие из клавиатуры и дисплея и обычно не имеющие собствен- ного процессора и памяти. Терминалы находятся на некотором удалении от основного оборудования машины, иногда даже на рабочих местах пользователей в других помещениях, и используются как устройства удаленного ввода и вывода для полноценного компьютера.

Основными носителями обрабатываемых данных все еще являются перфокарты и перфоленты, хотя уже значительный объем информации сосредоточивается на магнитных носителях — дисках и лентах.

В первой половине 1970-х гг. происходит переход от обычных интегральных схем к схемам с большей плотностью монтажа — большим интегральным схемам (см. 3.4). На фоне этого перехода произошло разделение до этой поры, в общем- то, единого потока развития средств вычислительной техники на две ветви.

Одна ветвь продолжала тенденцию наращивания мощности и надежности, а также коллективного использования вычислительных мощностей. Считается, что маши- ны этого направления образуют четвертое поколение компьютеров. Среди них следует упомянуть семейство машин IBM/370, а также модель IBM 196, скорость которой достигла 15 млн. операций в секунду. Отечественными представителя- ми машин четвертого поколения являются машины семейства «Эльбрус». Отли- чительная черта четвертого поколения — наличие в одной машине нескольких (обычно 2-6, иногда до нескольких сотен и даже тысяч) центральных процессо- ров, которые могут дублировать друг друга или независимым образом выпол- нять вычисления. Такая структура позволяет резко повысить надежность машин и скорость вычислений.

Вторая ветвь развития средств вычислительной техники оказалась направленной на миниатюризацию и персонализацию средств обработки данных.

Своим рож- дением это направление обязано появлению в 1971 г. первого микропроцессора

Intel 4004. Для микропроцессоров введена отдельная классификация, по кото- рой Intel 4004 относится к первому поколению микропроцессоров. Основные этапы развития микропроцессорной техники рассматриваются в главе 16.

Другая важная особенность этого периода связана с появлением мощных средств, обеспечивающих работу компьютерных сетей. Это позволило впоследствии соз- давать и развивать на их основе глобальные и локальные компьютерные сети.

Последним на сегодняшний день считается пятое поколение компьютеров. О про- екте создания машин этого поколения, рассчитанном на десять лет, объявили в начале 1980-х гг. японские разработчики. За ними в эту стратегическую гонку втянулись ученые многих стран мира, в том числе США, СССР и ряда стран За- падной Европы. Было заявлено, что к началу 90-х гг. будет создано принципи- ально иное по стилю обработки информации и взаимодействия с пользователем поколение машин. Если в традиционных информационных технологиях человек тщательно и подробно формулирует машине последовательность действий по обработке информации, то в проекте пятого поколения машина должна по по- ставленной перед ней цели самостоятельно составить план действий и выпол- нить его. Планировалось ввести общение с машиной на уровне естественного языка. Однако решить полностью весь комплекс задач проекта не удалось и до сих пор. Хотя имеются впечатляющие достижения по каждому из направлений проекта, возникли определенные технические трудности. Кроме того, усилия значительной части разработчиков были переключены на микропроцессорную технику и развитие сетевых технологий.

15.3.

<< | >>
Источник: Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей. 2007

Еще по теме Классификация по поколениям:

  1. Молодое поколение выбирает субботу!
  2. Консервативное мышление, «социально свободно парящая интеллигенция» и проблема поколений
  3. Сергей Александрович Орлов. Теория и практика языков программирования: Учебник для вузов. Стандарт 3-го поколения, 2013
  4. 22. Преодолевать в самих себе страсть к насилию – это задача не только сегодняшних поколений, но и будущих
  5. Мудрые мужчины и женщины направили людей своего поколения на путь истинный.
  6. § 39 Классификация договоров в отдельных видах. – Римская классификация. – Система прусского закона, французского и австрийского кодекса. – Система русского свода. – Система настоящего изложения.
  7. То, что очевидно для одного поколения, всегда было открытием для предыдущего.
  8. 1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАНЕТ
  9. § 6. Бюджетная классификация
  10. § 1. ПОНЯТИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЩЕЙ
  11. ПАМЯТЬ: КЛАССИФИКАЦИЯ
  12. Классификация методов неслучайного отбора.
  13. 5. Классификация игр
  14. 5. Классификация игр
  15. ПОТРЕБНОСТЬ: КЛАССИФИКАЦИЯ
  16. § 5. Классификация прав и свобод
  17. ПРОЕКЦИЯ: КЛАССИФИКАЦИЯ
  18. ТЕМПЕРАМЕНТ: КЛАССИФИКАЦИЯ