История развития ЭВМ

Когда говорят о техническом прогрессе в области электронных вычислительных машин, то обычно выделяют пять этапов, которые рассматривают во взаимосвязи с применяемом на каждом из них элементной базой: электронные лампы, полупроводниковые (дискретные) диоды и транзисторы, интегральные микросхемы различной степени интеграции (рис. 1.1).

Первые цифровые электронные вычислительные машины (ЭВМ), изготовленные с использованием электронных ламп (1-е поколение ЭВМ), были созданы исключительно для выполнения объемных научно-технических расчетов. Эти установки имели гигантские по сегодняшним масштабам размеры, отличались большим энергопотреблением, требовали высоких капитальных и эксплуатационных расходов. Например, первая в мире ЭВМ «ЭНИАК» созданная в 1945 г. учеными Пенсильванского университета (США), весила 30 т, содержала 18000 электронных ламп и стоила почти 2,8 млн долларов по ценам того времени. При этом она выполняла около 5000 операций сложения или примерно 360 операций умножения в секунду.

Первые отечественные ламповые вычислительные машины МЭСМ и БЭСМ были созданы под руководством академика С. А. Лебедева. МЭСМ (малая электронная счетная машина), созданная в 1951 г., сыграла важную роль в подготовке первых в стране программистов, инженеров и конструкторов ЭВМ, интенсифицировала разработку электронных элементов специально для применения в ЭВМ. БЭСМ (большая электронная счетная машина), являясь в то время самой быстродействующей ЭВМ в мире (8000 опер/с), открыла серию машин, получивших широкое распространение в СССР. В первой половине 50-х гг. у нас в стране появились ЭВМ серий «Стрела» и «Урал», а в 60-х гг.— «Проминь», «Мир», «Минск», «Раздан». Эти машины могли справиться с широким кругом математических и логических задач, встречающихся при решении научных и сложных инженерных проблем.



Рис. 1.1

 

Освоение и промышленный выпуск полупроводниковых приборов обеспечили замену «громоздких и горячих» электронных ламп «миниатюрными и теплыми» транзисторами. Это привело к созданию вычислительных устройств, характеризующихся более высокими быстродействием, надежностью и функциональными возможностями при меньших габаритах, стоимости и эксплуатационных расходах (2-е поколение).

Однако представить смену поколений ЭВМ лишь как замену элементной базы, приведшей к повышению технических характеристик, было бы неверно. Новые элементы преобразили «душу» ЭВМ. К этому времени она научилась «понимать» соответствующий язык, и любой человек, владеющий этим языком, мог «общаться» с машиной. Однако общение это осуществлялось, как правило, посредством операторов, обслуживающих устройства подготовки данных (перфораторы) и ЭВМ. В непосредственный контакт с машиной вступал лишь «привилегированный класс» операторов-программистов и инженеров по эксплуатации ЭВМ.

Серийные машины 2-го поколения «Минск-32» и «Урал-16» имели быстродействие порядка 250000 и 100000 опер/с. Их оперативная память удерживала соответственно 65 000 и500 000 чисел. ЭВМ «Минск-32», например, могла работать со 136 внешними устройствами, а управлял ею один оператор с помощью пишущей машинки.

Еще более совершенной была БЭСМ-6 (выпуск 1967 г.). Не быстродействие — 1 млн опер/с. Оперативная память машины позволяла хранить 128000 чисел, а промежуточная на магнитном барабане — 512000 чисел. Каждый из 32 подключаемых к ЭВМ магнитофонов обеспечивал хранение на магнитной ленте до миллиона машинных слов (5000 страниц текста). БЭСМ-6 отличает не только то, что она была одной из самых лучших в мире машин второго поколения, но и удивительная «живучесть», обеспечившая ее эксплуатацию до настоящего времени.

Появление быстродействующих устройств ввода (способных пропускать до 1000 перфокарт в минуту), алфавитно-цифровых печатающих устройств (АЦПУ), графопостроителей дало возможность гибко менять форму выдачи результатов, например печатать их в виде таблиц со словесным описанием приведенных величин либо оформлять в виде готовых графиков. Все это существенно облегчило обработку результатов, повысило производительность человеческого труда. При этом возникло понятие «машина для обработки данных». В отличие от ЭВМ для научно-технических расчетов эта машина должна обладать такими свойствами, как хранение (накопление, запоминание), ввод и вывод больших массивов чисел, тогда как процессы обработки (вычислительные операции) отступают на задний план.

На втором этапе развития ЭВМ были предприняты попытки использовать вычислительную машину для управления промышленными технологическими процессами, породившие так называемые управляющие вычислительные машины (УВМ). Такие ЭВМ в первую очередь наблюдали за измеряемыми показателями процессов, рассчитывали и вырабатывали управляющие воздействия либо

помогали (что более характерно для ЭВМ второго поколения) оператору вести управление. При этом возникла новая для ЭВМ ситуация: результаты расчетов могли быть использованы лишь тогда, когда они не только верны, но и своевременно подготовлены для использования. Такой режим работы ЭВМ специалисты называют работой в реальном масштабе времени.

К концу 60-х гг. стало ясно, что для повышения эффективности использования ЭВМ при обработке данных и управлении необходимо создавать модели ЭВМ разной производительности, но одинаковые по своей организации и обладающие программной совместимостью. Последнее означает возможность использовать запас программ, написанных для одной ЭВМ, на машинах других • моделей, за счет чего снижаются затраты на обработку информации.

Принцип программной совместимости и технология интегральных схем положили начало третьему этапу развития ЭВМ. Для машин 3-го поколения характерно не только улучшение габаритно-стоимостных показателей, но и модульный принцип организации технических и программных средств, обеспечивший возможность составлять приспособленную для соответствующего конкретного назначения конфигурацию ЭВМ. Машины 3-го поколения обрабатывают не только числа, но и слова, тексты, т. е. оперируют буквенно-цифровой информацией. Изменилась и форма общения человека с машиной. Пользователи получили доступ к ЭВМ. Машина через выносной терминал «сама пришла» к человеку в его служебное помещение. Спираль развития вычислительной техники и ее использования человеком завершила очередной виток.

Начало создания универсальных машин третьего поколения положила фирма IBM (США), приступившая в 1966 г. к выпуску машин серии IBM-360. Выпуск машин данного класса, совместимых с IBM, в рамках единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) в странах — членах СЭВ начался в 1972 г.

В ЕС ЭВМ приняты единые стандарты на технические характеристики всех устройств и узлов, на системы кодов, операций, средств программирования. Все модели ЕС ЭВМ имеют общий состав периферийных устройств, обеспечивающих ввод-вывод информации. В них предусмотрена возможность связи с абонентами по телефонно-телеграфным линиям с использованием терминальных пультов, включающих устройства алфавитно-цифрового и графического отображения данных на экранах электронно-лучевых трубок. Каждая модель ЕС ЭВМ имеет свой собственный процессор, являющийся как бы ядром этой модели. Весь ряд таких моделей строится в порядке возрастания их быстродействия от нескольких тысяч (ЕС 1010, Венгрия) до миллионов (ЕС 1065, СССР) операций в секунду.

На третьем этапе линия управляющих ЭВМ частично снова сливается с линией ЭВМ для обработки данных (см. рис. 1.1). Однако отдельные ветви УВМ продолжают развиваться самостоятельно. Появились меньшие по объему установки. При этом возникли новые понятия: малые ЭВМ, малые управляющие ЭВМ, мини-ЭВМ. В 1974 г. страны — члены СЭВ, а также Куба и Румыния объединили свои усилия в области создания семейства малых ЭВМ (СМ ЭВМ), предназначенных для использования в информационно-измерительных и управляющих системах. С появлением малых ЭВМ возникло еще одно направление использования вычислительной техники: децентрализованная обработка данных и использование ЭВМ в непосредственной близости от рабочих мест (настольные ЭВМ).

На этом же этапе зародились суперЭВМ, целевой установкой при разработке которых было и остается достижение максимальной производительности вычислительных процессов (нескольких сотен миллионов операций в секунду). Их возникновение определено необходимостью решения научно-технических задач (например, современных задач аэродинамики и ядерной физики), предполагающих выполнение значительного числа операций (для указанного примера не менее 1013) за ограниченный промежуток времени. Очевидно, что суперЭВМ весьма сложны и дороги, а поэтому в настоящее время насчитывается немногим более 150 таких машин во всем мире. Четвертое поколение ЭВМ служит еще одним примером перехода количества в качество. При их создании как будто не произошло ничего особенного. Просто интеграция электронных схем повысилась настолько, что стало технически возможным сосредоточить значительное число функциональных устройств в одной большой интегральной схеме (БИС) и, таким образом, изготовить по этой технологии большие (по функциональным возможностям) блоки или всю ЭВМ в целом. Но появление БИС — это не только создание более совершенной элементной базы ЭВМ. Оно создало предпосылки для качественного изменения вычислительной техники. Применение БИС привело к новым представлениям о функциональных возможностях элементов и узлов ЭВМ. Разработка (1969 г., Intel, США) и промышленное освоение микропроцессоров (МП) обеспечили широкие возможности для децентрализации вычислительной мощности и встраивания вычислительных средств в оборудование и приборы.

До этого соотношение стоимости и производительности было в пользу больших вычислительных установок и потому господствовали тенденции возрастающих централизации и мощности ЭВМ. С появлением МП стоимость ЭВМ резко снизилась, что послужило толчком к развитию децентрализованного принципа построения вычислительных систем. Один из примеров — «Машина связи» (Thinking Machines, США). Эта машина с объемом 1,5 м³ может производить несколько миллиардов операций в секунду, т. е. превосходит в скорости гораздо более крупные суперЭВМ, будучи в четыре раза дешевле их. При одной из демонстраций «Машина связи» за одну двадцатую долю секунды «прочитала» 16000 сообщений типа газетных новостей и за 3 мин рассчитала схему кристалла с 4000 транзисторов. Столь высокое быстродействие «Машины связи» объясняется тем, что она содержит более 65 000 МП, каждый из которых обладает собственной памятью небольшого объема. Более того, каждый МП прямо или косвенно соединен со всеми остальными узлами, так что схема машины может перестраиваться электронным путем в соответствии с особенностями задачи, которую в данный момент предстоит решить.

На базе МП строятся микроЭВМ и микроконтроллеры. МикроЭВМ содержит МП вместе с запоминающим устройством, устройством ввода-вывода информации и устройствами связи. Эти устройства могут выполняться в виде отдельных БИС либо на одном кристалле с процессором (однокристальные микроЭВМ).

Если МП выполняет функции управления, его называют контроллером (нельзя считать контроллер контролирующим устройством — это не контролёр, а устройство управления). В современных ЭВМ микропроцессоры управляют, например, работой внешних устройств: дисковой и магнитофонной памятью, печатающим устройством, графопостроителем и т. д.

Эволюция микропроцессорной техники 70-х гг.— МП, микроЭВМ, персональные ЭВМ — в основном напоминает пройденные в 60-е гг. этапы развития мини-ЭВМ: от

встраиваемых контроллеров — к функциям универсальных ЭВМ в системах распределенной обработки данных. Однако впечатляет разница в масштабах: общий парк мини-ЭВМ составлял 200 тыс. экземпляров за первые 10 лет их производства, тогда как общий объем производства МП оценивался к 1984 г. на уровне 200 млн в год. Мини-ЭВМ приобреталась для работы, если в ней были заинтересованы 10—30 сотрудников (например, исследовательская группа или лаборатория, технологический участок, небольшая контора и т. д.), а универсальная микроЭВМ по экономическим соображениям стала индивидуальным инструментом, так называемой персональной ЭВМ.

С середины 70-х активно прорабатываются основы для построения машин 5-го поколения. В настоящее время еще рано говорить о завершении этих работ, хотя уже подготовлен теоретический и технический базис, позволяющий создавать новую архитектуру и обеспечивать реализацию новых функций, направленных на интеллектуализацию ЭВМ. Этот базис — развивающаяся технология сверхбольших интегральных схем (СБИС), создание памяти повышенного объема, возрастающие возможности высокоскоростных элементов, расширение исследований в области искусственного интеллекта и распознавания образов, а также совместное развитие коммуникационных систем и систем обработки информации.

Если рассматривать историю вычислительной техники с точки зрения развития информационной технологии, то в ней можно выделить три этапа, кратко характеризуемые следующим образом.

Первый этап (50—60-е гг.) — экономия машинных ресурсов. Машин мало, нерешенных задач счетного характера множество. Основная из них: экономия времени решения при ограниченном объеме памяти. Для ее выполнения обеспечивалась такая организация вычислительного процесса, при которой максимально загружался процессор (самая дорогостоящая часть ЭВМ того времени). Чтобы ускорить процесс кодирования (подготовки задач к решению), были созданы алгоритмические языки АЛГОЛ, ФОРТРАН и др.

Второй этап (середина 60-х — начало 80-х гг.) — экономия человеческих ресурсов. Успехи развития микроэлектроники привели к быстрому снижению удельной стоимости машинной операции и единицы объема оперативной памяти, тогда как расходы на разработку и сопровождение программ не снижались, а в ряде случаев

имели тенденцию к росту. На этом этапе (т. е. через десять лет после первых успешных попыток подчинить ресурсы ЭВМ задаче автоматизации программирования: созданию трансляторов) экономия человеческих, а не машинных ресурсов стала, наконец, центральной проблемой технологии программирования. От технологии эффективного использования программ к технологии эффективного программирования — так можно определить общее направление смены критериев эффективности на первом и втором этапах.

Третий этап (от начала 80-х гг. до настоящего времени) — формализация знаний. До середины 70-х гг. с ЭВМ работали в среднем один или несколько профессиональных программистов, задачей которых было программирование формализованных знаний. Но за 30 лет развития вычислительной техники заметная часть того задела ранее формализованных знаний, который был накоплен человечеством за последние 300 лет интенсивного развития точных наук, оказалась записанной в машинных программах. К концу 1983 г. в подавляющем большинстве случаев (9 из 10) за пультом ЭВМ находился не программист, а так называемый «непрограммирующий профессионал», профессионально владеющий «тайнами ремесла» в конкретной предметной области, где может быть полезна ЭВМ, но не имеющий профессиональной подготовки в области вычислительной техники и программирования. Самостоятельная формализация (автоформализация) профессиональных знаний уже на первом ее этапе (автоматизация рутинной работы, выполняемой специалистами) гарантирует огромный народнохозяйственный эффект. Но для этого должна быть обеспечена «дружеская» реакция машины на любые, в том числе неадекватные, действия пользователя ЭВМ.

Введение.
С увеличением объёма вычислений появился первый счётный переносной инструмент - “Счёты”.
В начале 17 века возникла необходимость в сложных вычислениях. потребовались счётные устройства, способные выполнять большой объём вычислений с высокой точностью. В 1642 г. французский математик Паскаль сконструировал первую механическую счётную машину - “Паскалину”.
В 1830 г. английский учёный Бэбидж предложил идею первой программируемой вычислительной машины (“аналитическая машина”). Она должна была приводиться в действие силой пара, а программы кодировались на перфокарты. Реализовать эту идею не удалось, так как было не возможно сделать некоторые детали машины.
Первый реализовал идею перфокарт Холлерит. Он изобрёл машину для обработки результатов переписи населения. В своей машине он впервые применил электричество для расчётов.
В 1930 г. американский учёный Буш изобрел дифференциальный анализатор - первый в мире компьютер.
Большой толчок в развитии вычислительной техники дала вторая мировая война. Военным понадобился компьютер, которым стал “Марк-1” - первый в мире цифровой компьютер, изобретённый в 1944 г. профессором Айкнем. В нём использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. Могла перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с.
В 1946 г. группой инженеров по заказу военного ведомства США был создан первый электронный компьютер - “Эниак”. Быстродействие: 5000 операций сложения и 300 операций умножения в секунду. Размеры: 30 м. в длину, объём - 85 м3., вес - 30 тонн. Использовалось 18000 эл. ламп.
Первая машина с хронимой программой - ”Эдсак” - была создана в 1949 г., а в 1951 г. создали машину “Юнивак” - первый серийный компьютер с хронимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.
Направления развития и поколения ЭВМ.
1.Аналоговые вычислительные машины (АВМ).
В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций. В этих машинах используется метод математического моделирования (создаётся модель исследуемого объекта). Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений.
Достоинства АВМ:
высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала;
простота конструкции АВМ;
лёгкость подготовки задачи к решению;
наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования.
Недостатки АВМ:
малая точность получаемых результатов (до 10%);
алгоритмическая ограниченность решаемых задач;
ручной ввод решаемой задачи в машину;
большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи.
2.Электронные вычислительные машины (ЭВМ).
В отличие от предыдущих машин в ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций 1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счётно-аналитические (перфорационные) вычислительные машины.
ЭВМ разделяются на большие ЭВМ, мини-ЭВМ и микроЭВМ. Они отличаются своей архитектурой, техническими, эксплуатационными и габаритно-весовыми характеристиками, областями применения.
Достоинства ЭВМ:
высокая точность вычислений;
универсальность;
автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи;
разнообразие задач, решаемых ЭВМ;
независимость количества оборудования от сложности задачи.
Недостатки ЭВМ:
сложность подготовки задачи к решению (необходимость специальных знаний методов решения задач и программирования);
недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов;
сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание;
требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры.
3.Аналого-цифровые вычислительные машины (АЦВМ).
АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в себе достоинства АВМ и ЭВМ. Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования и универсальность. Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов.
В АЦВМ числа представляются как в ЭВМ (последовательностью цифр), а метод решения задач как в АВМ (метод математического моделирования).
4.Поколения ЭВМ.
Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ.
П О К О Л Е Н И Я Э В М
ХАРАКТЕРИСТИКИ I II III IV
Годы применения 1946-1960 1960-1964 1964-1970 1970-1980
Основной элемент Эл. лампа Транзистор ИС БИС
Количество ЭВМ
в мире (шт.) Сотни Тысячи Десятки тысяч Миллионы
Размеры ЭВМ Большие Значительно меньше Мини-ЭВМ микроЭВМ
Быстродействие(усл) 1 10 1000 10000
Носитель информации Перфокарта,
Перфолента Магнитная
лента Диск Гибкий
диск

Поколения:
ЭВМ на эл. лампах, быстродействие порядка 20000 операций в секунду, для каждой машины существует свой язык программирования. (“БЭСМ”,”Стрела”).
В 1960 г. в ЭВМ были применены транзисторы, изобретённые в 1948 г., они были более надёжны, долговечны, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен заменить ~40 эл. ламп и работает с большей скоростью. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты. (“Минск-2”,”Урал-14).
В 1964 г. появились первые интегральные схемы (ИС), которые получили широкое распространение. ИС - это кристалл, площадь которого 10 мм2. 1 ИС способна заменить 1000 транзисторов. 1 кристалл - 30-ти тонный “Эниак”. Появилась возможность обрабатывать параллельно несколько программ.
Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров. В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма. (“Иллиак”,”Эльбрус”).
Синтезаторы, звуки, способность вести диалог, выполнять команды, подаваемые голосом или прикосновением.
Единые серии ЭВМ.
1.Отличия ЭВМ III поколения от прежних.
В ЭВМ III поколения заметно значительное улучшение аппаратуры, благодаря использованию интегральных схем (ИС), что способствовало уменьшению размеров, потребляемой энергии, увеличению быстродейсвия, надежности и т.д.
Главным отличием таких ЭВМ от ЭВМ I и II поколений является совершенно новая организация вычислительного процесса.
ЭВМ III поколения способны обрабатывать как цифровую, так и алфавитно-цифровую информацию. Возможность оперировать над текстами открывает большие возможности для обмена информацией между человеком и компьютером.
Так же создание различных средств ввода-вывода информации. Ярким примером этому является способ ввода информации по средствам обычной телефонной связи, телетайпа, светового карандаша. А вывод осуществляется не только на перфокарты, как это было раньше, но и непосредственно на экран монитора, каналы телефонной связи, принтер (для получения твёрдых копий).
В связи с использованием текста возможность приблизить вводной язык к человеческому, сделать его более доступным широкому кругу пользователей.
Возможность параллельно решать на ЭВМ несколько задач.
ЭВМ III поколения имеет внешнюю память на магнитных дисках.
Широкий круг применения.
Типичными представителями машин III поколения является ЕС ЭВМ, IBM-360. Они имеют следующие особенности: использование интегральных схем, агрегатность, байтное представление информации, использование двоичной и десятичной арифметики, представление чисел в форме с плавающей и фиксированной точкой, программная совместимость, надёжность, мультисистемность.
2.Особенности машин ЕС ЭВМ.
ЕС ЭВМ - это целое семейство машин, которые построены на единой элементной базе, единой конструктивной основе, с единой системой программного обеспечения, одинаковым набором периферийного оборудования. Их разработка началась в 1970 г., а промышленный выпуск таких машин начался в 1972 г.
Все машины ЕС ЭВМ программно-совместимы между собой и предназначены для решения наиболее сложных и объёмных задач. Эти машины можно отнести к типу машин универсальных, мультипрограммных, с возможностью параллельно обрабатывать несколько задач.
Многие модели имеют единую логическую структуру и принцип работы. однако различные модели отличаются друг от друга быстродействием, конфигурацией, размером памяти и т.д.
Так как система ЕС ЭВМ постоянно развивается, постоянно улучшаются все характеристики, то эти машины можно подразделить на 2 семейства. К первому семейству моделей (Ряд-1) можно отнести такие машины, как ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1021, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060. К этому семейству относятся так же модифицированные образцы (Ряд-1М): ЕС-1012, ЕС-1022, ЕС-1033, ЕС-1052. Более совершенные машины: ЕС-1015, ЕС-1025, ЕС-1035, ЕС-1045, ЕС-1055, можно объединить в Ряд-2, а модернизированные (Ряд-2М): ЕС-1036, ЕС-1066 и др.
Устройства ЕС ЭВМ так же разделяются на центральные и периферийные. Центральные - это устройства, которые определяют основные технические характеристики машины, это центральный процессор, оперативная память, мультиплексный и селекторный каналы. К периферийным относятся внешние устройства (ВУ), устройства подготовки данных (УПД), сервисные устройства.
Для хранения больших объёмов информации используются накопители на магнитных лентах и магнитных дисках. Устройства ввода предназначены для восприятия вводимой извне информации, её преобразования в электрические кодовые сигналы и передачи к мультиплексному каналу по средствам интерфейса ввода-вывода. Устройства вывода переводят выводимый из машины сигнал обратно и выводят его на перфокарты (перфоленты), либо на другие внешние устройства.
Дисплей - это устройство ввода-вывода алфавитно-цифровой и графической информации на электронно-лучевую трубку. Он очень удобен для оперативного изменения данных непосредственно во время решения задачи.
Выносимые пульты предназначены для общения пользователя с ЭВМ, когда их разделяют сотни метров.
Существуют 3 группы устройств подготовки данных ЕС ЭВМ: перфокарточные, перфоленточные и использующие магнитные ленты. На контрольниках в ЭВМ производится контроль за правильностью записи информации на перфокарты. Существует два режима работы УПД на магнитной ленте: запись данных и печать считываемых данных.
Сервисные устройства нужны для контроля над техническими средствами, их наладки, испытания и ремонта.
Показатели технических средств ЕС ЭВМ постоянно улучшаются: увеличивается быстродействие, объёмы памяти и т.д. Это происходит в частности за счёт перехода на микросхемы с более высоким уровнем интеграции (БИС). Но это уже относится к машинам IV поколения.
3.Агрегатный принцип построения ЭВМ.
Этот принцип заключается в изготовлении отдельных функциональных устройств с едиными унифицированными связями. Эти устройства легко могут быть соединены в вычислительную систему требуемой конфигурации.
Материальные затраты и время на разработку, сборку наладку и внедрение агрегатных ЭВМ намного меньше по сравнению с обычными ЭВМ.
Возможность наращивания структуры ЭВМ и уменьшения уязвимости к отказам обеспечена конструированием ЭВМ из отдельных модулей. Это расширяет границы применения таких ЭВМ.
Модуль - это конструктивная единица электронного оборудования, имеющее законченное оформление и стандартные средства сопряжения с другими подобными единицами. Это, например, оперативное запоминающее устройство, накопители на дисках, процессор, канал и т.д.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - это внутренняя (оперативная) память компьютера.
Накопители на магнитных дисках (МД), ленте (МЛ) и барабанах (МБ) - это внешняя память.
Процессор представляет собой основу каждой машины. Он выполняет арифметические и логические операции, управляет последовательностью выполнения команд. Та же у процессора есть собственное сверхоперативное запоминающее устройство. построенное на регистрах.
Каналы ввода-вывода - это специализированные средства системы ввода-вывода. Они организовывают процесс обмена между периферийными устройствами и оперативной памятью.
Все однотипные модули взаимозаменяемы.
4.Интерфейс, селекторный и мультиплексный каналы.
Интерфейс - это совокупность электрических, механических и программных средств, позволяющих соединить между собой элементы системы автоматической обработки данных.
На практике интерфейс - это многоконтактное разъёмное кабельное соединение с чётким разграничением сигналов для каждого провода. Он позволяет присоединять и работать с различными периферийными устройствами, быстродействие которых не превосходит пропускной способности канала.
Селекторный и мультиплексный каналы служат для обеспечения связи между ЭВМ и периферийными (внешними) устройствами.
По средствам селекторного канала ЭВМ соединяется с быстродействующими внешними устройствами, такими как накопители на МД, МБ и МЛ. Работа идет только с одним внешним устройством. Такой режим работы называется монопольным.
Так же селекторный канал может быть оснащён адаптером “канал-канал”, который устанавливает связь между каналами ЭВМ.
Через мультиплексный канал идёт обмен информацией между оперативной памятью и периферийным оборудованием с малым быстродействием, например, устройства ввода-вывода на перфоленты и перфокарты, алфавитно-цифровое печатающее устройство. Такие устройства могут работать независимо друг от друга.
5.Структура машин ЕС ЭВМ.
Обобщённая структура машин ЕС ЭВМ.
Пунктиром показаны пути прохождения команд процессора. Сплошными линиями - пути обмена информацией между основными оперативными запоминающими устройствами (ООЗУ) и внешними устройствами.
Так же процессор постоянно соединён с двумя устройствами основной оперативной памяти.
6.Машинные элементы информации (байт, полуслово, слово, двойное слово, поле переменной длины).
Любое слово, каждый символ увеличивает количество информации.
Чтобы измерить количество информации, нужно взять слово в качестве эталона. В качестве алфавита в ЭВМ используется двоичный алфавит, состоящий из 0 и 1. Эталонным считается слово, состоящее из одного символа такого алфавита. Оно принимается за 1 и называется “Бит”. Чтобы измерить количество информации в произвольном слове, его кодируют в этом алфавите, а затем находят его длину.
Минимальный элемент информации - 8 бит равный 1 байту. 1 байт представляет в ЭВМ букву или символ.
Для контроля информации используется 9-й бит проверки на чётность.
Более крупными единицами измерения являются:
1 Кбайт = 210 байт,
1 Мбайт = 220 байт,
1 Гбайт = 230 байт.
Байт состоит из 8-и разрядов (битов), которые нумируются слева направо от 0 до 7. Каждый байт в памяти ЭВМ имеет свой порядковый номер, называемый абсолютным адресом байта. Последовательность нескольких байт образуют поле данных. Количество байт поля называют длиной поля, а адрес самого левого байта - адресом поля. Байты нумируются слева направо.
Различают поля фиксированной и переменной длины.
Минимальным полем фиксированной длины является полуслово - группа из двух байт , занимающих в памяти ЭВМ соседние участки. Адрес полуслова - это адрес крайнего левого байта, который всегда кратен двум. Например, байты 8, 9 образуют полуслово с адресом 8.
Два полуслова образуют слово, состоящее из 4-х последовательно расположенных байт. Адрес старшего (левого) байта кратен 4 и является адресом этого слова.
Группа из двух слов составляет двойное слово.
Поле переменной длины может быть любого размера в пределах от 0 до 255 байт.
0 7 8 15 16 23 24 31 32 39 40 47 48 55 56 63
Байт Байт Байт Байт Байт Байт Байт Байт
Полуслово Полуслово Полуслово Полуслово
Слово Слово
Двойное слово

Так можно представить соотношение разрядности элементов информации.
7.Система программного обеспечения ЕС ЭВМ.
Систему программного обеспечения ЭВМ (СПО) формируют программные средства. Это комплекс программных средств, предназначенных для увеличения эффективности использования машин, облегчения её эксплуатации. Эта система является посредником между ЭВМ и пользователем, обеспечивает удобный способ общения.
Можно выделить 4 основные части СПО:
Операционные системы (ОС);
Набор пакетов прикладных программ (ППП);
Комплекс программ технического обслуживания (КПТО);
Системы Эксплуатационной документации (СЭД) на СПО.
Сейчас используются 4 типа ОС:
ОС-10 - для моделей ЕС-1010;
МОС (малая) - для моделей ЕС-1021;
ДОС ЕС (дисковая) - для всех других моделей ЕС ЭВМ в малой конфигурации;
ОС ЕС - для тех же моделей, что и для ДОС ЕС, но в средней и расширенной конфигурации;
Структуру ОС можно разделить на несколько групп:
Программы начального запуска машины, первоначальный ввод информации в оперативную память, настройка ЭВМ.
Программы управления данными.
Программы управления задачами.
Обслуживающие и обрабатывающие программы.
Так же в состав ОС входят средства, которые снижают трудоёмкость подготовительного процесса при решении задач. Это система автоматизации программирования (САП). Она включает в себя такие компоненты, как:
Алгоритмические языки программирования (Ассемблер, Фортран и др.);
трансляторы;
интерпретирующие и компилирующие системы;
пакеты стандартных программ;
программы сервиса.
Значительной частью СПО является пакет прикладных программ (ППП). ППП - это комплекс программ, необходимых для решения определённой задачи. Они обязаны удовлетворять требования ОС, под управлением которых они работают.
Сейчас современные ППП разрабатывают как программные системы. Каждый пакет состоит из:
набор обрабатывающих программных модулей (тело пакета), предназначенных непосредственно для решения задачи пользователем;
управляющая программа пакета (управление обработкой данных). При запросе на решение задачи эта программа формирует из обрабатывающих модулей рабочую обрабатывающую программу;
комплекс обслуживающих программ (вспомогательные функции);
средства для обеспечения создания пакета.
Ещё одной функцией ППП является расширение возможностей ОС при подключении новых устройств.
Комплекс программ технического обслуживания (КПТО) служит для профилактического контроля, исправления неисправностей, оперативной проверки работы периферийного оборудования. Комплекс состоит из двух групп тестовых программ. Первые работают под управлением ОС, вторые работают независимо от ОС.
Основные функции СПО:
Автоматическое управление вычислительным процессом.
Обеспечение повышения эффективности функционирования ЭВМ.
Обеспечение удобного общения между ЭВМ и пользователем.
Сокращение времени, требуемого для подготовки задачи к решению на ЭВМ.
Обеспечение контроля работы ЭВМ.
8.Программная совместимость ЕС ЭВМ.
Для более эффективного использования программного обеспечения все модели ЕС ЭВМ программно совместимы. Это означает, что программа, работающая на одной машине ЕС, будет работать и на другой, если вторая машина обладает необходимой памятью. Пользователи могут обмениваться программами, независимо от производительности их машин.
Программная совместимость гарантирует, что различные потребности пользователя удовлетворяются соответствующей моделью.
Программная совместимость снижает стоимость применения ЭВМ, повышая при этом их производительность.
9.Защита памяти в ЕС ЭВМ.
Для тог, чтобы программы не влияли друг на друга, предусмотрена защита информации в ОП. Используется постраничный метод защиты. ОП условно разделяется на блоки, называемые страницами, ёмкостью 2048 байт. У каждой страницы есть свой ключ защиты. Образуется самостоятельная запоминающая среда, состоящая из ключей защиты - память ключей защиты (ПКЗ).
Байт ключа состоит из: 0-3 биты - ключ, 4 - признак защиты по чтению, 5-7 - не используются, 8 - консоль по чётности.
При каждом обращении к ОП из ПКЗ считывается ключ защиты данной физической страницы. Нулевой ключ служит для защиты раздела, где располагается управляющая программа. Она имеет привилегию обращения в любую область ОП.
Ключи работающих программ должны совпадать с ключами программы защиты области памяти, к которой осуществляется обращение, иначе выполнение программы прекращается.
10.Режимы работы ЕС ЭВМ.
Все мрдели ЕС ЭВМ - это мультипрограммные машины. Это означает, что в них применяется совмещение программных и аппаратных средств управления. Программные средства составляют ОС, которая устанавливает порядок работы ЭВМ при различных режимах работы. Все ркжимы работы ЭВМ делятся на однопрограммные и мультипрограммные.
При работе в олнопрограммном режиме все ресурсы ЭВМ отданы одной программе. Выполнение следующей программы возможно только после полного выполнения предыдущей программы.
Разновидности однопрограммного режима:
Однопрограммный режим с непосредственным доступом пользователя к ЭВМ. Пользоватеь ведёт диалог с машиной, работая за пультом. В этом режиме машинное время исрользуется нерационадьно. Такой режим используется только при наладке ЭВМ.
Однопрограммный режим с последовательным выполнением программ без участия пользователя. Все программы введены заранее и выполняются под управлением ОС. Этот режим неэффективен, так как при таком режиме не полностью используются возможности парпллельной работы основных устройств машины.
Разновидности мультипрограммного режима:
Режим пакетной обработки. В таком режиме возможно решения нескольких задач на ЭВМ одновременно. Все программы, исходные данные вводятся заранее, из них образуется пакт задач. Все задачи реализуются без вмешательства пользователя. При таком режиме значительно экономится время на выполнение набора задач.
Режим разделения времени. Этот режим похож на предыдущий, но во время выполнения пакета возможно вмешательство пользователей. Режим разделения рвемени сочетает эффективное использование возможностей ЭВМ с даёт пользователю возможность индивидуального пользования. Применение такого режима возможно только, когда работа ЭВМ протекает в реальном масштабе времени.
Режим запрос-ответ. Этот режим представляет собой вид телеобработки, при которой в соответствии с запросами от абонентов, ЭВМ посылает данные, содержащиеся в Файлах данных. Число ответов ограничено ёмкостью памяти, следовательно ограничено и число запросов.
Диалоговый режим. это наиболее используемый режим работы ЭВМ. При таком режиме происходит двустороннее взаимодействие (диалог) пользователя и ЭВМ. Для осуществлении этого режима необходимо, чтобы технические и программные средства могли работать в реальном масштабе времени; чтобы абоненты имели возможность формулировать свои сообщения на высоком уровне.
В мультипрограммных режимах реализованы два варианта: мультипрограммный режим с фиксированным и произвольным числом совместно решаемых задач.
Микропроцессоры и их применение.
1.Эффективность микропроцессоров.
В 1959 году фирма Intel (США) по заказу фирмы Datapoint (США) начала создавать микропроцессоры (МП). Первым микропроцессором на мировом рынке стал МП Intel 8008.
В последние годы появились такие МП, которые могут полностью автоматизировать производство и многие сферы обслуживания. Это может привести к росту безработицы.
МП - это эффективный с технологической и экономической точки зрения инструмент для переработки возрастающих потоков инфорнации.
Новое поколение МП идёт на смену предыдущему каждые два годо и морально устаревает за 3-4 года. МП вместе с другими устройствами микроэлектроники позволяют создать довольно экономичные информационные системы.
Причина такой популярности МП состоит в том, что с их появлением отпала необходимость в специальных схемах обработки информации, достаточно запрограмировать её функцию и ввести в ПЗУ МП.


История развития ЭВМ довольно тесновато связана с историей развития компании, которая является фаворитом в производстве компьютеров - компании IBM.

Мой реферат будет состоять из трех частей, в которых последовательно будет изложена история развития ЭВМ, истории я развития компании IBM, а так же увлекательная история сотворения первого персонального компьютера "Макинтош" (Macintosh).

1. История развития ЭВМ

История компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и автоматизировать огромные объемы вычислений. Даже обыкновенные арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга. Поэтому уже в древности возникло простейшее счетное устройство -- абак. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчеты. В 1642 Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный создавать умножение и деление. Этот устройство прочно занял свое место на бухгалтерских столах.

Все главные идеи, которые лежат в базе работы компьютеров, были изложены еще в 1833 английским математиком Чарлзом Бэббиджем. Он разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где предугадал главные устройства современного компьютера, а также его задачки. Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал употреблять перфокарты -- листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то время перфокарты уже использовались в текстильной индустрии. Управление таковой машиной обязано было осуществляться программным методом.

Идеи Бэббиджа стали реально воплощаться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счетную машину. Эта машина, названная табулятором, могла считывать и сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 изобретение Холлерита было в первый раз использовано в 11-й американской переписи населения. Работа, которую пятьсот служащих делали в течение семи лет, Холлерит сделал с 43 ассистентами на 43 табуляторах за один месяц.

В 1896 Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulating Recording Company, которая стала основой для будущей Интернэшнл Бизнес Мэшинс (International Business Machines Corporation, IBM) -- компании, внесшей огромный вклад в развитие мировой компьютерной техники.

Дальнейшее развитие науки и техники дозволили в 1940-х годах выстроить первые вычислительные машины. В феврале 1944 на одном из компаний Ай-Би-Эм (IBM) в сотрудничестве с учеными Гарвардского института по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1». Это был монстр весом около 35 тонн. «Марк-1» был основан на использовании электромеханических реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длиной до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было нужно четыре секунды.

Но электромеханические реле работали недостаточно скоро. Поэтому уже в 1943 американцы начали разработку альтернативного варианта -- вычислительной машины на базе электронных ламп. В 1946 была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC. Её вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Заместо тыщ электромеханических деталей ENIAC содержал 18 тыщ электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила пять тыщ операций сложения либо триста операций умножения в секунду.

Машина на электронных лампах работала значительно быстрее, но сами электронные лампы частенько выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили употреблять изобретенные ими постоянные переключающие полупроводниковые элементы --транзисторы.

улучшение первых образцов вычислительных машин привело в 1951 к созданию компьютера UNIVAC, предназначенного для коммерческого использования. UNIVAC стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первый экземпляр был передан в Бюро переписи населения США.

С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В итоге быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах стали использовать запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные хранить большой размер информации.

В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы), в которых все электронные составляющие совместно с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах дозволяет уменьшить пути прохождения тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки раз. Значительно уменьшаются и габариты машин. Появление чипа знаменовало собой рождение третьего поколения компьютеров.

К началу 1960-х годов компьютеры нашли обширное применение для обработки огромного количества статистических данных, производства научных расчетов, решения оборонных задач, сотворения автоматизированных систем управления. Высокая стоимость, сложность и дороговизна обслуживания огромных вычислительных машин ограничивали их внедрение во многих сферах. Но процесс миниатюризации компьютера дозволил в 1965 американской фирме Digital Equipment выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тыщ баксов, что сделало компьютер легкодоступным для средних и маленьких коммерческих компаний.

В 1970 сотрудник компании Intel Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Это революционное изобретение кардинально перевернуло представление о компьютерах как о громоздких, тяжеловесных монстрах. С микропроцессом возникают микрокомпьютеры -- компьютеры четвертого поколения, способные поместиться на письменном столе юзера.

В середине 1970-х годов начинают предприниматься пробы сотворения персонального компьютера -- вычислительной машины, предназначенной для частного юзера. Во второй половине 1970-х годов возникают более удачные эталоны микрокомпьютеров американской компании Эпл (Apple), но обширное распространение персональные компьютеры получили с созданием в августе 1981 компанией Ай-Би-Эм (IBM) модели микрокомпьютера IBM PC. Применение принципа открытой архитектуры, стандартизация главных компьютерных устройств и способов их соединения привели к массовому производству клонов IBM PC, широкому распространению микрокомпьютеров во всем мире.

За последние десятилетия 20 века микрокомпьютеры сделали значимый эволюционный путь, многократно увеличили свое быстродействие и объемы перерабатываемой информации, но совсем вытеснить миникомпьютеры и огромные вычислительные системы -- мейнфреймы они не смогли. Более того, развитие огромных вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера -- суперпроизводительной и супердорогой машины, способной просчитывать модель ядерного взрыва либо крупного землетрясения. В конце 20 века человечество вступило в стадию формирования глобальной информационной сети, которая способна объединить способности разных компьютерных систем.

В следующем пункте будет обращено внимание на развитие компании IBM и, естественно подробности неких этапов развития компьютеров.

2. История развития IBM

История компании восходит к концу 19 века, когда германский иммигрант Герман Холлерит, работавший в американском Бюро переписи населения, предложил автоматизировать статистический учет иммигрантов с помощью перфорированных карточек. Изобретенная им электрическая машина для обработки данных оказалась удачным прототипом, и в 1896 Холлерит основал фирму под заглавием Tabulating Machine Co.

15 июня 1911 эта компания была объединена с двумя другими фирмами, специализировавшимися на автоматизации обработки статистических данных. Объединенная компания стала называться Computing Tabulating Recording (CTR). Она смогла завоевать свой сектор рынка и через некое время в Вашингтоне, Детройте, Торонто и Дейтоне раскрылись её филиалы.

В 1914 генеральным менеджером CTR стал Томас Уотсон-старший, с именованием которого соединены главные заслуги компании в 1920-1940-е годы. К 1919 оборот компании удвоился и достиг 2 млн. Баксов. Поскольку машины от CTR нашли сбыт в Европе, Южной Америке, Азии и Австралии, в 1924 CTR была переименована в International Business Machines (IBM).

Великая депрессия 1930-х годов нанесла значимый урон и компании IBM. Несмотря на спад производства, Уотсон продолжал финансировать научные разработки, оплачивал обязанные отпуска служащих. В итоге к 1935, когда правительству США понадобились системы автоматизированного учета занятости на 26 млн. Человек, IBM была готова выполнить этот заказ в кратчайшие сроки. С этого времени компания IBM постоянно выполняет заказы на поставку оборудования для правительственных учреждений. В том же 1935 инженеры IBM создали первую электрическую печатную машинку.

Первые электронно-вычислительные машины

В годы Второй мировой войны производственные мощности компании были переориентированы на выполнение оборонных заказов. Тем не менее конкретно в лабораториях IBM вместе с учеными Гарвардского института (посреди них был Говард Эйкен) шла работа над созданием одной из первых электронно-вычислительных машин -- автоматического последовательного управляемого калькулятора (Automatic Sequence Controlled Calculator). таковая машина была собрана в 1944 и получила заглавие «Марк-1». Эта ЭВМ, весившая более пяти тонн, несмотря на невысокую скорость, могла осуществлять достаточно сложную последовательность математических вычислений. В 1946 IBM предложила первую коммерческую модель электронно-вычислительной машины -- IBM 603 Multiplier.

В 1952 была выпущена электронно-вычислительная машина IBM 701, использующая электронно-вакуумные лампы. В различие от электромеханических переключателей, использовавшихся в «Марк-1», электронные лампы в данной машине просто заменялись в случае неисправности, а основное -- дозволили увеличить скорость вычислений до 17 тыс. Операций в секунду. Созданный в 1954 на базе новой технологии компьютер NORC в том же году поступил на вооружение морской артиллерии США. С его помощью производились сложные баллистические вычисления, которые дозволяли эффективно управлять огнем береговой артиллерии на сверхдальнем расстоянии. В 1957 годовой оборот компании IBM превысил 1 млрд. Баксов.

При использовании электронно-вычислительных машин остро встал вопрос о хранении исходных данных и результатов вычислений, и в 1957 была создана машина IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), компьютер с системой хранения результатов вычислений. RAMAC получил обширное распространение в коммерческих фирмах, а в 1960 употреблялся на зимней Олимпиаде в Скво-Вэлли (США). В том же 1957 инженерами IBM был разработан язык программирования фортран. В 1952 Уотсон-старший, находившийся у руля компании практически 40 лет, уступил место своему отпрыску Томасу Уотсону-младшему.

С появлением транзисторов ламповые компьютеры морально устарели. В 1959 IBM создала свой первый полностью транзисторный мейнфрейм (большой универсальный компьютер) модели 7090, способный делать 229 тыс. Операций в секунду. Такие мейнфреймы дозволили военно-воздушным силам США сделать систему ранешнего предупреждения о нападении баллистических ракет. В 1964 на базе двух 7090-х мейнфреймов американская авиакомпания SABRE в первый раз применила автоматизированную систему реализации и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.

IBM-совместимые компьютеры

В апреле 1964 году было объявлено о выпуске первых шести программно совместимых моделей семейства IBM System-360 на интегральных схемах. Они имели общий набор периферийных и внешних запоминающих устройств, единую систему обычных структур данных и команд, отличались друг от друга объемом используемой памяти и производительностью. В центральном процессоре была введена система прерываний, а память строилась по блочному принципу.

Первые эталоны компьютеров семейства IBM/360 положили начало ЭВМ третьего поколения. Они поступили к заказчикам во второй половине 1965 году, а к 1970 году было создано 15 моделей, из которых самая малая (IBM/360-20-10) была приблизительно в 50 раз дешевле и в 100 раз менее производительна по сравнению с самой большой IBM/360-95. Модульная операционная система OS/360 имела уровни, предназначенные для самых разнообразных конфигураций аппаратной части. Основной разработчик операционной системы OS/360 Фред Брукс сравнил значимость её появления с тем значением, которое имели расщепление атома и запуск спутника.

В разработку семейства с универсальной масштабируемой архитектурой управление IBM вложило за 4 года 5 млрд. Доллларов -- сумму, превышающую издержки правительства США на реализацию Манхэттенского проекта и беспрецедентную для частной компании времен 1960-х годов. Этот проект полностью изменил отраслевые стандарты, да и всю компьютерную индустрию, сделав позиции Голубого гиганта на рынках мейнфреймов фактически неуязвимыми. Логическая структура System-360 послужила основой для разработки в 1967 году семейства бортовых машин 4Pi и практически десятка систем стратегического назначения. Более знамениты бортовые компьютеры IBM для космических аппаратов Gemini и Apollo, а также машины для систем управления полетами в Хьюстоне. В 1969-1971 годах компьютеры IBM обеспечивали высадку американских астронавтов на Луну, в 1973 IBM выполнил заказ NASA на поставку компьютерного оборудования для программы «Союз-Аполлон». Потом IBM принял роль и в программе полетов космических челноков «Шаттл».

Владельцы System-360 могли в случае необходимости модернизировать оборудование и программное обеспечение по частям, что давало существенную экономию средств. К концу 1960-х годов IBM господствовала на компьютерном рынке, размер сбыта её продукции превысил 3 млрд. Баксов.

В 1971 компания представила гибкий диск, который стал эталоном для хранения данных. В 1973, когда президентом IBM стал Фрэнк Кэри, выпуск компьютеров значительно вырос и возрос срок их службы. В том же 1973 IBM выпустила систему автоматической считки цены изделий с помощью лазера, предназначенную для универсамов, а также компьютер IBM 3614, с помощью которого клиенты банков начали осуществлять операции по счетам.

В 1980 управление IBM приняло революционное решение о разработке персонального компьютера. При его конструировании был применен принцип открытой архитектуры: его составные части были универсальными, что дозволяло модернизировать компьютер по частям. Для уменьшения издержек на создание персонального компьютера IBM употребляла разработки остальных компаний в качестве составных частей для собственного детища, в частности, микропроцессор компании Intel и программное обеспечение компании Microsoft. Появление IBM PC в 1981 породило лавинообразный спрос на персональные компьютеры, которые стали сейчас орудием труда людей самых различных профессий. Наряду с этим появился огромный спрос на программное обеспечение и компьютерное периферийное оборудование. На данной волне появились сотни новейших компаний, занявших свои ниши на компьютерном рынке.

История развития ЭВМ

Первое поколение (1945-1954) - компьютеры на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это доисторические времена, эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Вес и размеры этих компьютерных динозавров, которые нередко требовали для себя отдельных зданий, давно стали легендой.

Основоположниками компьютерной науки по праву считаются Клод Шеннон - создатель теории информации, Алан Тьюринг - математик, разработавший теорию программ и алгоритмов, и Джон фон Нейман - автор конструкции вычислительных устройств, которая до сих пор лежит в основе большинства компьютеров. В те же годы возникла еще одна новая наука, связанная с информатикой, - кибернетика, наука об управлении как одном из основных информационных процессов. Основателем кибернетики является американский математик Норберт Винер.

(Одно время слово "кибернетика" использовалось для обозначения вообще всей компьютерной науки, а в особенности тех ее направлений, которые в 60-е годы считались самыми перспективными: искусственного интеллекта и робототехники. Вот почему в научно-фантастических произведениях роботов нередко называют "киберами". А в 90-е годы это слово опять всплыло для обозначения новых понятий, связанных с глобальными компьютерными сетями - появились такие неологизмы, как "киберпространство", "кибермагазины" и даже "киберсекс".)

Во втором поколении компьютеров (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу.

Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня - Фортран, Алгол, Кобол. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров; программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла.

Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров. Теперь уже не только ученые могли рассчитывать на доступ к вычислительной технике; компьютеры нашли применение в планировании и управлении, а некоторые крупные фирмы даже компьютеризовали свою бухгалтерию, предвосхищая моду на двадцать лет.

Наконец, в третьем поколении ЭВМ (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной.

В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ - серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ.

Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Между тем количество элементов и соединений между ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера - что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию - ведь микропроцессор является сердцем и душой нашего с вами персонального компьютера.

Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 г. одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

К сожалению, дальше стройная картина смены поколений нарушается. Обычно считается, что период с 1975 по 1985 гг. принадлежит компьютерам четвертого поколения. Однако есть и другое мнение - многие полагают, что достижения этого периода не настолько велики, чтобы считать его равноправным поколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетие принадлежащим "третьему-с половиной" поколению компьютеров, и только с 1985 г., по их мнению, следует отсчитывать годы жизни собственно четвертого поколения, здравствующего и по сей день.

Так или иначе, очевидно, что начиная с середины 70-х все меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, - прежде всего за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

И, конечно же, самое главное - что с начала 80-х, благодаря появлению персональных компьютеров, вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств последнего десятилетия - графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой "несерьезной" технике. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, отнюдь не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.

Особого упоминания заслуживает так называемое пятое поколение, программа разработки которого 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.