История развития и современные особенности вычислительной техники (лекция 2)

1. ЛЕКЦИЯ 2

История развития и современные особенности
вычислительной техники

2. Классификация ЭВМ по поколениям

Развитие ЭВМ делится на несколько периодов.
• Смены поколений чаще всего были связаны со сменой
элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это
всегда приводило к росту вычислительной мощности ЭВМ, то есть
быстродействия и объема памяти. Но это не единственное
следствие смены поколений. При таких переходах, происходили
существенные изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг
задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между
пользователем и компьютером.
• Поколения ЭВМ каждого периода отличаются друг от друга
элементной базой и математическим обеспечением.

3.

• Разделение ЭВМ на поколения условно, так как они сменялись
постепенно, и временные границы между поколениями размыты.
Поколения разделяют в зависимости от основных элементов,
используемых при изготовлении ЭВМ.
• Первое поколение ЭВМ строилось на электронных лампах. Эти
ЭВМ, содержащие десятки тысяч ламп, были громоздкими,
ненадёжными, требовали большой мощности (для нагрева
катода)

4.

• Второе поколение ЭВМ строилось на транзисторах – полупроводниковых
устройствах. По сравнению с лампами транзисторы имели малые размеры и
потребляемую мощность. ЭВМ были более надёжными и занимали гораздо меньше
места.
• Третье поколение ЭВМ строилось на полупроводниковых интегральных схемах
(ИС).
• ИС представляет собой электрическую цепь, которая выполнена в виде единого
полупроводникового кристалла и содержит большое количество элементов (диодов и
транзисторов), что позволило уменьшить размеры, потребляемую мощность, стоимость
и увеличить надежность системы.
• Четвертое поколение ЭВМ характеризуется появлением интегральных схем,
относящихся к классу больших (БИС), а также так называемых сверхбольших.
• В архитектуре ПК появилась ведущая микросхема — процессор.
• ЭВМ по своей конфигурации стали ближе к рядовым гражданам. Пользование ими
стало возможным при минимальной квалификационной подготовке, в то время как
работа с ЭВМ предыдущих поколений требовала профессиональных навыков.

5. 1 поколение. 1945 -1954

• ЭВМ на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах)
• 1946г. была опубликована идея использования двоичной арифметики (Джон
фон Нейман, А.Бернс) и принципа хранимой программы, активно
использующиеся в ЭВМ 1 поколения.
• ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии,
малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах.
• В качестве языка программирования в ЭВМ первого поколения
использовался машинный язык– язык программирования, содержание и
правила которого реализованы аппаратными средствами ЭВМ. Машинный
язык состоит из системы команд ЭВМ и метода кодирования информации.
• Дополнительные черты:
• устройства ввода-вывода: бумажная перфолента, перфокарты, внешняя
память: магнитный барабан, перфоленты, перфокарты;
• пультовая работа программиста;
• ENIAC (Electronic Numerical Integrator and calculator) Занимала комнату 10*15
кв.м, 18000 эл. ламп, 1500 реле, мощность 150Квт. За секунду выполняла
5000 сложений или 300 умножений.
• МЭСМ (Малая Электронно - Счетная Машина ) руководитель проекта академик Сергей Алексеевич Лебедев. Работала с 20-ти разрядными
числами, со скоростью 50 операций в секунду. Объем памяти - 100 ячеек.

6. 2 поколение 1955 - 1964

• Появление транзисторов , сотни тысяч операций
в секунду 100 Кб NEC - 1101 (Япония), IBM - 709
(США), Минск, БЭСМ (СССР)
• По сравнению с ЭВМ предыдущего поколения
улучшились все технические характеристики.
Для
программирования
используются
алгоритмические языки, предприняты первые
попытки автоматического программирования.
Дополнительные черты:
• Внешняя
память:
магнитный
барабан,
перфоленты, перфокарты
• Пультовая или пакетная работа программист
• Появление мониторов и первых операционных
систем
• Программирование в машинных кодах и на
первых языках программирования (FORTRAN,
ALGOL).

7. 3-е поколение. 1964 – 1977

• Появление полупроводниковых интегральных
схем (сотни – тысячи транзисторов в одном
корпусе), сотни миллионов операций в секунду
до десятков Мб IBM System 360 (США), ЭВМ ЕС
и СМ (СЭВ)
• Особенностью ЭВМ 3 поколения считается
применение в их конструкции интегральных
схем, а в управлении работой компьютера —
операционных систем. Появились возможности
мультипрограммирования, управления памятью,
устройствами ввода-вывода. Восстановление
после сбоев взяла на себя операционная
система.
• Дополнительные черты:
• мощные операционные системы
• развитые системы программного обеспечения
для числовых и текстовых приложений
• возможность
ограниченного
диалога
с
программистом
• возможность удаленного, коллективного доступа

8. 4-е поколение 1991 – 1995

• сверхсложные микропроцессоры с
параллельно-векторной
структурой,
сотни миллиардов операций в секунду.
• Основные черты этого поколения ЭВМ
— наличие запоминающих устройств,
запуск ЭВМ с помощью системы
самозагрузки из ПЗУ, разнообразие
архитектур, мощные ОС, объединение
ЭВМ в сети.
• Начиная с середины 70-х годов с
созданием
национальных
и
глобальных сетей передачи данных
ведущим
видом
информационных
услуг
стал
диалоговый
поиск
информации
в
удаленных
от
пользователя базах данных.

9. 5 поколение с 1995

• сеть большого числа (десятки тысяч)
микропроцессоров,
моделирующих
архитектуру нейронных биологических
систем
• ЭВМ
со
многими
десятками
параллельно работающих процессоров,
позволяющих строить эффективные
системы обработки знаний; ЭВМ на
сверхсложных микропроцессорах с
параллельной векторной структурой,
одновременно выполняющих десятки
последовательных команд программы.

10.

11.

12.

13. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

14. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

15. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

16. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

17. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

18. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

19. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

20. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

21. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

22. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

23. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

24. Квантовые компьютеры. Взгляд в будущее

• Перспективность квантовых вычислений заключается в том,
что квантовые компьютеры смогут решать целые классы
задач, которые сейчас являются очень тяжелыми и
труднообрабатываемыми.
• Внедрение квантовых компьютеров не приведет к решению
принципиально нерешаемых классических задач, а лишь ускорит
некоторые вычисления. Кроме того, станет возможна
квантовая связь-передача кубитов на расстояние, что
приведет к возникновению своего рода квантового Интернета.
• Квантовая связь позволит обеспечить защищенное (законами
квантовой механики) от подслушивания соединение всех
желающих друг с другом.
• Информация, хранимая в квантовых базах данных, будет
надежнее защищена от копирования, чем сейчас.
Фирмы, производящие программы для квантовых компьютеров,
смогут уберечь их от любого, в том числе незаконного, копирования.

25. Квантовые компьютеры. Взгляд в будущее

У квантовых компьютеров есть еще одна сфера применения,
огромное значение которой понятно уже сегодня - создание
экспертных систем нового поколения.
Квантовый компьютер сможет не только накапливать, хранить и
обрабатывать информацию, но и производить с ней операции,
совершенно недоступные даже самым мощным современным
компьютерам.
Создание подобной экспертной системы произведет крупнейший
переворот в технике.
Страна, которая первой создаст такую экспертную систему, получит
уникальный шанс вырваться в лидеры в научно-технической гонке.
Появление квантовых компьютеров будет означать революцию
не только в вычислительной технике, но также и в технике
передачи информации,
организацию принципиально новых
систем связи, и может стать началом развития новых, пока
неизвестных, областей науки и техники.

26.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЛЕКЦИИ 2
1. Классифицировать ЭВМ по поколениям, назвать общее число
поколений ЭВМ.
2. Охарактеризовать основные особенности 1-го поколения.
3. Охарактеризовать основные особенности 2-го поколения.
4. Охарактеризовать основные особенности 3-го поколения
5. Охарактеризовать основные особенности 4-го поколения.
6. Охарактеризовать основные особенности 5-го поколения.
7. Квантовые компьютеры. Охарактеризовать основные
особенности