Поколения ЭВМ

1. Поколения ЭВМ

2. Первое поколение ЭВМ (1938 - 1956 годы)

• ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы
использовали электронные лампы и реле;
• Объем оперативной памяти составлял от 512 до 2048 байт. Память
выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках;
• быстродействие было, как правило, в пределах 5—30 тыс.
арифметических оп/с;
• они отличались невысокой надежностью, требовали систем
охлаждения и имели значительные габариты. Процесс
программирования требовал значительного искусства, хорошего
знания архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей.
На фото: ферритовые сердечники

3. Первое поколение ЭВМ

• Все быстродействие определялось самым медленным элементом это
внутренняя память которая снижала общую эффективность. Во время первого
поколения пытались убрать этот недостаток за счет асинхронной работы
компонентов. Введения понятие буффера, когда передаваемые данные
копировались в буфер, освобождая устройство для следующих операций. Уже
тогда для работы устройства ввода-вывода использовалась собственная
память
• На первых порах данного этапа использовалось программирование в
машинных кодах ЭВМ, затем появились автокоды и ассемблеры. Как
правило, ЭВМ первого поколения использовались для научно-технических
расчетов, а самим процессом программирования занимался весьма узкий
круг математиков, инженеров-электриков и физиков
• Большим недостатком первого поколения в том, что изначально данные
машины разрабатывались для выполнения арифметических задач. И
решение на них каких либо аналитических задач было весьма трудоемко.

4. Первое поколение ЭВМ

С началом второй мировой
войны правительства разных
стран начали разрабатывать
вычислительные машины,
осознавая их стратегическую
роль в ведении войны.
Увеличение финансирования
в значительной степени
стимулировало развитие
вычислительной техники.
В 1938 году была запущена первая в мире электронная вычислительная
машина Z1, созданная под руководством немецкого инженера Конрада
Цузе, а в следующем, 1941 году - значительно усовершенствованная
модель Z2, выполнявшая расчеты, необходимые при проектировании
самолетов и баллистических ракет Вернера фон Брауна
В 1930-е годы германские
ученые и инженеры
разработали принципы
построения электронных
вычислительных машин на
основе уже работавших в те
времена табуляторов
Холлерита и механических
арифмометров.
На фото: Конрад Цузе и z1

5. Первое поколение ЭВМ

• В 1943 году английские инженеры завершили создание вычислительной
машины для дешифровки сообщений немецкой армии, названной "Колосс".
Однако эти устройства не были универсальными вычислительными
машинами, они предназначались для решения конкретных задач.
На фото: Алан Тьюринг
На фото: «Колосс»

6. Первое поколение ЭВМ

В 1944 году, получив данные о немецких разработках через разведку, американский
инженер Говард Эйкен при поддержке фирмы IBM сконструировал компьютер для
выполнения баллистических расчетов. Этот компьютер, названный "Марк I", по площади
занимал примерно половину футбольного поля и включал более 600 километров кабеля.
В компьютере "Марк I" использовался
принцип электромеханического реле,
заключающийся в том, что
электромагнитные сигналы
перемещали механические части. "Марк
I" был довольно медленной машиной:
для того чтобы произвести одно
вычисление требовалось 3-5 с. Однако,
несмотря на огромные размеры и
медлительность. "Марк I" управлялся с
помощью программы, которая
вводилась с перфоленты. Это дало
возможность, меняя вводимую
программу, решать довольно широкий
класс математических задач.
На фото: «Марк I»

7. Первое поколение ЭВМ

В 1946 году американские ученые Джон Мокли и Дж. Преспер Эккерт
сконструировали электронный числовой интегратор и
вычислитель(ЭНИАК) - компьютер, в котором электромеханические
Применение
вакуумных
ламп позволило
реле были
заменены
на электронные вакуумные лампы.
увеличить скорость работы ЭНИАК в 1000
раз по сравнению с "Марк I". ЭНИАК
состоял из 18000 вакуумных ламп, 70000
резисторов, 5 миллионов соединительных
спаек и потреблял 160 кВт электрической
энергии, что по тем временам было
достаточно для освещения большого
города. ЭНИАК использовался для
расчета баллистических таблиц, расчетов
в области атомной энергетики (то есть
повторением того, что делали немцы),
аэродинамики.
В 1951 году был создан первый компьютер,
предназначенный для коммерческого
использования, - УНИАК (универсальный
автоматический компьютер). В 1952 году с
помощью УНИАК был предсказан
результат выборов президента США.
На фото: ЭНИАК

8. Первое поколение ЭВМ

• Компьютеры первого поколения в Росси
появились с опозданием. К ним можно
отнести МЭСМ – Малая Электронная
Счетная Машина разработанная в
институте электротехники АН УССР под
руководством С.А. Лебедева 1950 г.
МЭСМ стала первой отечественной
универсальной ламповой
вычислительной машиной в СССР. В
1952-1953 годах МЭСМ оставалась самой
быстродействующей (50 операций в
секунду) вычислительной машиной в
Европе.
• Отечественный компьютер первого
поколения БЭСМ-2. В нем было около 4
000 электронных ламп. Он был собран
на трех стойках, одна из них была
стойка магнитного оперативного
запоминающего устройства и пульт
управления
На 1 фото: МЭСМ, на 2 фото БЭСМ-2

9. Первое поколение ЭВМ

• В ЭВМ первого поколения реализованы фундаментальные
принципы построения вычислительных машин.
• Один из больших недостатков этих компьютеров это не
согласованность быстродействия арифметического логического устройства, управляющего устройства и
оперативной памяти из-за различной элементной базы.

10. Второе поколение ЭВМ (1960-1970-е годы)

Второе поколение начинается с ЭВМ RCA-501, появившейся в 1959 г. в США и
созданной на полупроводниковой элементной базе. Между тем, еще в 1955 г. была
создана бортовая транзисторная ЭВМ для межконтинентальной баллистической
ракеты ATLAS.
Новая элементная технология позволила резко повысить надежность ВТ, снизить ее
габариты и потребляемую мощность, а также значительно повысить
производительность. Это позволило создавать ЭВМ с большими логическими
возможностями и производительностью, что способствовало распространению
сферы применения ЭВМ на решение задач планово-экономических, управления
производственными процессами и др.
В рамках второго поколения все более четко проявляется дифференциация ЭВМ на
малые, средние и большие.
Конец 50-х годов характеризуется началом этапа автоматизации программирования,
приведшим к появлению языков программирования Fortran (1957 г.), Algol-60 и др.

11. Второе поколение ЭВМ

Логические схемы второго поколения ЭВМ строились на дискретных
полупроводниковых и магнитных элементах (диоды, биполярные
транзисторы, тороидальные ферритовые микро трансформаторы). В
качестве конструктивно-технологической 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
компьютеров. Тактовые частоты работы электронных схем
повысились до сотен килогерц.
Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных
дисках1 и на флоппи-дисках - промежуточный уровень памяти
между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

12. Второе поколение ЭВМ

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 пикселей. Он
имел частоту кадровой
развертки 40 Гц.

13. Второе поколение ЭВМ

Создаваемые на базе компьютеров системы
управления потребовали от ЭВМ более высокой
производительности, а главное - надежности. В
компьютерах стали широко использоваться коды
с обнаружением и исправлением ошибок,
встроенные схемы контроля.
В машинах второго 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.
На фото: машина SEAC

14. Третье поколение ЭВМ 1968 - 1973

• Новый прорыв в
производительности,
надежности и
миниатюризации позволила
сделать технология
интегральных схем,
ознаменовавшая собой
переход на третье поколение
ЭВМ, создаваемых с 1964 по
1974 г.г.[1]

15. Третье поколение ЭВМ 1968 - 1973

Преимущества:
• 1. Увеличилась надежность ЭВМ.
Надежность интегральных схем –
на порядок выше надежности
аналогичных схем на дискретных
компонентах
• 2. За счет повышения плотности
упаковки электронных схем,
уменьшилось время передачи
сигнала по проводникам
• 3. Производство интегральных
схем хорошо поддается
автоматизацииь упаковки
электронных схем уменьшила на
несколько порядков габариты,
массу и потребляемую мощность
ЭВМ,

16. Третье поколение ЭВМ 1968 - 1973

Для обеспечения питания
таких ЭВМ достаточно два –
четыре киловатта.
ЭВМ третьего поколения
можно было встретить на
борту самолета, корабля,
подводной лодке, спутнике.
Ощутимые плоды
микроминиатюризации. Эти
машины называли МиниЭВМ.
В качестве внешней памяти
стали применять магнитные
диски. Накопитель магнитных
дисков представлял несколько
дисков вращающихся на
одном шпинделе. Диски были
расположены на небольшом
расстоянии друг от друга.
Между ними находился блок
головок.

17. Третье поколение ЭВМ 1968 - 1973

Серийный выпуск
интегральных схем был
налажен в 1961 году, тогда же
была создана фирмой " Texas
Instruments" по заказу ВВС
США первая
экспериментальная ЭВМ на
интегральных схемах.
Разработка велась 9 месяцев и
была завершена в 1961г. ЭВМ
имела всего 15 команд, была
одноадресной, тактовая частота
была 100 КГц, емкость
запоминающего устройства –
всего 30 чисел

18. Четвертое поколение ЭВМ 1974 – 1982

• Новым этапом для развития
ЭВМ послужили большие
интегральные схемы (БИС).
Элементная база
компьютеров четвертого
поколения это БИС.
Стремительное развитие
электроники, позволило
разместить на одном
кристалле тысячи
полупроводников. Такая
миниатюризация привела к
появлению недорогих
компьютеров.

19. Четвертое поколение ЭВМ 1974 – 1982

Характеристики ЭВМ
четвертого поколения
• Мультипроцессорность
• Языки высокого уровня
• Компьютерные сети
• Параллельная и
последовательная обработка
данных
• Применение модульности
для создания программного
обеспечения
• Средняя задержка сигнала
0.7 нс/вентиль
• Впервые модули
операционной системы
начали реализовывать на
аппаратном уровне
• Базовым элементом
оперативной памяти стал
полупроводник. Чтение
запись 100-150 нс.

20. Четвертое поколение ЭВМ 1974 – 1982

• Этого поколения представляют собой
многопроцессорные и многомашинные
комплексы, работающие на общую
память и общее поле внешних
устройств. Ёмкость оперативной
памяти порядка 1 - 64 Мбайт.
• Распространение персональных
компьютеров к концу 70-х годов
привело к некоторому снижению
спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ.
Это стало предметом серьезного
беспокойства фирмы IBM (International
Business Machines Corporation) ведущей компании по производству
больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM
решила попробовать свои силы на
рынке персональных компьютеров,
создав первые ПК.

21. Четвертое поколение ЭВМ 1974 – 1982

Одним из первых
персональных компьютеров
четвертого поколения
считается Altair-8800.
Созданный на базе
микропроцессора Intel-8080.
Его появление стимулировало
рост периферийных устройств,
компиляторов высокого
уровня.

22. Пятое поколение ЭВМ (1982-2010 Наши дни)

Если говорить о предыдущих поколениях то первое это
ламповые компьютеры, второе – транзисторные, третье –
интегральные схемы, четвертое – микропроцессоры. Но
пятое поколение не имеет отношение к данной градации.
Пятое поколение компьютеров это название «плана действий»
по развитию IT-индустрии. И не смотря на то, что пятое
поколение базируется на микропроцессорах как и четвертое
т.е. у них общая элементная база. А именно по этому
критерию разделяют компьютеры на поколения. Тем не
менее сегодняшние компьютеры относят к пятому
поколению.

23. Пятое поколение ЭВМ

ЭВМ пятого поколения — это ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого,
пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г.
будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение
задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции
компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач
этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки знаний. Коротко
говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а
достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.
Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их
базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и
быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры.
На ЭВМ пятого поколения ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработке
всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие
задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение
большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения
является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать
логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации"
компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером.

24. Пятое поколение ЭВМ

К сожалению, японский проект ЭВМ пятого поколения повторил
трагическую судьбу ранних исследований в области
искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен
инвестиций были потрачены впустую, проект прекращен, а
разработанные устройства по производительности оказались не
выше массовых систем того времени. Однако, проведенные в
ходе проекта исследования и накопленный опыт по методам
представления знаний и параллельного логического вывода
сильно помогли прогрессу в области систем искусственного
интеллекта в целом.

25. Пятое поколение ЭВМ

Многие успехи, которых достиг искусственный интеллект, используют в
промышленности и деловом мире. Экспертные системы и нейронные сети эффективно
используются для задач классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и
т.д.). Добросовестно служат человеку генетические алгоритмы (используются,
например, для оптимизации портфелей в инвестиционной деятельности),
робототехника (промышленность, производство, быт - везде она приложила свою
кибернетическую руку), а также многоагентные системы. Не дремлют и другие
направления искусственного интеллекта, например распределенное представление
знаний и решение задач в интернете: благодаря им в ближайшие несколько лет можно
ждать революции в целом ряде областей человеческой деятельности
Уже сейчас компьютеры способны
воспринимать информацию с
рукописного или печатного текста, с
бланков, с человеческого голоса,
узнавать пользователя по голосу,
осуществлять перевод с одного языка
на другой. Это позволяет общаться с
компьютерами всем пользователям,
даже тем, кто не имеет специальных
знаний в этой области.