--PAGE_BREAK--Покоління ЕОМ
Переходячи до оцінки і розгляду різних поколінь, необхідно насамперед помітити, що оскільки процес створення комп'ютерів відбувався і відбувається безупинно (у ньому беруть участь багато розроблювачів з багатьох країн, що мають справу з рішенням різних проблем), важко, а в деяких випадках і даремно, намагатися точно установити, коли те чи інше покоління чи починалося закінчувалося.
ЕОМ першого покоління
У 40-х р. XX в. відразу кілька груп дослідників повторили спробу Беббиджа на основі техніки ХХ в. — електоромеханічних реле. Деякі з цих дослідників нічого не чули про роботи Беббиджа і перевідкрили його ідеї заново. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, що у 1941 році побудував невелику машину на основі декількох електромеханічних реле. Але через війну роботи Цузе не були опубліковані. А в США в 1943 році на одному з підприємств фірми IBM американець Говард Йкен створив більш могутню машину «Марко-1». Вона вже дозволяла проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра і реально використовувалася для військових розрахунків.
Однак ці машини були ненадійними. Тому, починаючи з 1943 року в США, група фахівців під керівництвом Джона Мочли і Преспера Екерта початку конструювати комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений комп'ютер працював у тисячу разів швидше, ніж «Марко-1». Однак виявилося, що велику частину часу цей комп'ютер простоював — адже для завдання методів розрахунків (програм) у цьому комп'ютері приходилося протягом декількох чи годин навіть днів приєднувати потрібним образом проводу. А сам розрахунок міг зайняти після цього кілька хвилин.
Проекти і реалізація машин '' Марко — 1 '', EDSAC і EDVAC в Англії і США, МЕСМ у СРСР заклали основу для розгортання робіт зі створення ЕОМ вакуумнолампової технології — серійних ЕОМ першого покоління.
Розробка першої електронної серійної машини UNIVAC (Universal Automatic Computer) почата приблизно в 1947 р. Еккертом і Мочлі, що заснували в грудні того ж року фірму ECKERT-MAUCHLI. Перший зразок машини (UNIVAC-1) був побудований для бюро перепису США і пущений в експлуатацію навесні 1951 р. Синхронна, послідовного дії обчислювальна машина UNIVAC-1 створена на базі ЕОМ ENIAC і EDVAC. Працювала вона з тактовою частотою 2,25 Мгц і містила близько 5000 електронних ламп. Внутрішній запам'ятовуючий пристрій, ємкістю 1000 12 -розрядних десяткових чисел було виконано на 100 ртутних лініях затримки.
Незабаром після введення в експлуатацію машини UNVIAC-1 її розроблювачі висунули ідею автоматичного програмування. Вона зводилася до того, щоб машина сама могла підготовляти таку послідовність команд, що потрібна для рішення даної задачі.
П'ятидесяті роки — роки розквіту комп'ютерної техніки, роки значних досягнень і нововведень, як в архітектурному, так і в науково — технічному відношенні. Відмінні риси в архітектурі сучасної ЕОМ у порівнянні з нейманівскою архітектурою вперше з'явилися в ЕОМ першого покоління.
Сильним стримуючим фактором у роботі конструкторів ЕОМ початку 50-х р.р. була відсутність швидкодіючої пам'яті. За словами одного з піонерів обчислювальної техніки — Д. Еккерта, «архітектура машини визначається пам'яттю». Дослідники зосередили свої зусилля на запам'ятовуючих властивостях ферритових кілець, нанизаних на дротові матриці.
17 сердечниками, що забезпечували збереження 2048 слів для 16-розрядних двоїчних чисел з одним розрядом контролю на парність.
У розробку електронних комп'ютерів уключилася фірма IBM. У 1952 р. вона випустила свій перший промисловий електронний комп'ютер IBM 701, що являв собою синхронну ЕОМ рівнобіжної дії, що містить 4000 електронних ламп і 12000 германиевих діодів. Удосконалений варіант машини IBM 704 відрізнялася високою швидкістю роботи, у ній використовувалися індексні регістри і дані представлялися у формі з плваючою крапкою.
Після ЕОМ IBM 704 була випущена машина IBM 709, що в архітектурному плані наближалася до машин другого і третього поколінь. У цій машині вперше була застосована непряма адресація і вперше з'явилися канали введення-висновку.
У 1956 р. фірмою IBM були розроблені магнітні голівки, що плавають, на повітряній подушці. Винахід їх дозволило створити новий тип пам'яті — дискові ЗУ, значимість яких була повною мірою оцінена в наступні десятиліття розвитку обчислювальної техніки. Перші ЗУ на дисках з'явилися в машинах IBM 305 і RAMAC. Остання мала пакет, що складався з 50 металевих дисків з магнітним покриттям, що оберталися зі швидкістю 12000 про/хв. На поверхні диска розміщалося 100 доріжок для запису даних, по 10000 знаків кожна.
Слідом за першим серійним комп'ютером UNIVAC-1 фірма Remington-Rand у 1952 р. випустила ЕОМ UNIVAC-1103, що працювала в 50 разів швидше. Пізніше в комп'ютері UNIVAC-1103 уперше були застосовані програмні переривання.
Співробітники фірми Remington-Rand використовували алгебраїчну форму запису алгоритмів за назвою «Short Cocle» (перший інтерпретатор, створений у 1949 р. Джоном Мочлі). Крім того, необхідно відзначити офіцера ВМФ США і керівника групи програмістів, у той час капітана (надалі єдина жінка у ВМФ — адмірал) Грейс Хопер, що розробила першу програму — компілятор ПРО. (До речі, термін «компілятор» уперше ввела Г. Хопер у 1951 р.). Ця програма, що компілює, робила трансляцію на машинну мову всієї програми, записаної в зручній для обробки алгебраїчній формі.
Щоб спростити й пошвидшити процес завдання програм, Мочлі і Екерт стали конструювати новий комп'ютер, що міг би зберігати програму у своїй пам'яті. У 1945 р. до роботи був притягнутий знаменитий математик Джон фон Нейман, що підготував доповідь про цей комп'ютер. Доповідь була розіслана вченим і одержала широку популярність, оскільки в ньому фон Нейман ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування комп'ютера. І дотепер переважна більшість комп'ютерів зроблена відповідно до тих принципів, що він запропонував.
Перший комп'ютер, у якому втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським ученим Морісом Уілксом.
Свою ідею мікропрограмування М. Уілкс реалізував у 1957 р. при створенні машини EDSAC-2. М. Уилкс разом з Д. Уиллером і С. Гиллом у 1951 р. написали перший підручник по програмуванню «Складання програм для електронних рахункових машин» (російський переклад- 1953 р.).
У 1951 р. фірмою Ferranti початий серійний випуск машини «Марко-1». А через 5 років фірма Ferranti випустила ЕОМ «Pegasus», у якій уперше знайшла втілення концепція регістрів загального призначення (РЗП). З появою РЗП усунуте розходження між індексними регістрами й акумуляторами, і в розпорядженні програміста виявився не один, а кілька регістрів-акумуляторів.
У нашій країні в 1948 р. проблеми розвитку обчислювальної техніки стають загальнодержавною задачею. Розгорнулися роботи зі створення серійних ЕОМ першого покоління.
Основним активним елементом ЕОМ першого покоління є електронна лампа. Машини вітчизняного виробництва: ВЕРМ-1 (Велика Електронно-Рахункова Машина), ВЕРМ-2, «Стріла», «Урал-1», «Урал-2», «Урал-4», М-1, М-3, М-20. Ці машини дуже громіздкі, споживають велику кількість енергії, мають невисоку надійність і слабке програмне забезпечення.
Швидкодія цих машин не перевищувало 10 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті — 4Кб машинних слів. Але зате уже вони продемонстрували широкі можливості обчислювальних робіт в області комічних досліджень, ядерної фізики і т.д.
У 1950 р. в Інституті точної механіки й обчислювальної техніки (ИТМ і ОТ) організований відділ цифрових ЕОМ для розробки і створення великий ЕОМ. У 1951 р. тут була спроектована машина ВЕРМ (Велика Електронна Рахункова Машина), а в 1952 р. почалася її досвідчена експлуатація.
З цього часу і почався дуже енергійний розвиток обчислювальної техніки. Лампові машини не відрізнялися високою надійністю — щодня перегоряло 20-30 ламп (з декількох десятків тисяч). Крім того, вони споживали багато енергії і займали площу приблизно з баскетбольну площадку.
У проекті спочатку передбачалося застосувати пам'ять на трубках Вільямса, але до 1955 р. як елементи пам'яті в ній використовувалися ртутні лінії затримки. По тим часам ВЕРМ була дуже продуктивною машиною — 800 оп/с. Вона мала триадресну систему команд, а для спрощення програмування широко застосовувався метод стандартних програм, що надалі поклав початок модульному програмуванню, пакетам прикладних програм. Серійно машина стала випускатися в 1956 р. за назвою ВЕРМ-2.
У цей же період у КБ, керованому М.А.Лесечко, почалося проектування інший ЕОМ, що одержало назву «Стріла». Освоювати серійне виробництво цієї машини було доручено московському заводу САМ. Головним конструктором став Ю.А. Базилевский, а одним з його помічників — Б.И. Рамеєв, надалі конструктор серії «Урал». Проблеми серійного виробництва визначили деякі особливості «Стріли»: невисоке в порівнянні з ВЕРМ швидкодія, просторий монтаж і т.д. У машині як зовнішню пам'ять застосовувалися 45-дорожечние магнітні стрічки, а оперативна пам'ять — на трубках Вільямса. «Стріла» мала велику розрядність і зручну систему команд.
Перша ЕОМ «Стріла» була встановлена у відділенні прикладної математики Математичного інституту АН (МІАН), а наприкінці 1953 р. почалося серійне її виробництво.
У лабораторії електросхем енергетичного інституту під керівництвом И.С. Брука в 1951 р. побудували макет невеликий ЕОМ першого покоління за назвою М-1.
У наступному році тут була створена обчислювальна машина М-2, що поклала початок створенню економічних машин середнього класу. Одним з ведучих розроблювачів даної машини був М.А. Карцев, який вніс згодом великий внесок у розвиток вітчизняної обчислювальної техніки. У машині М-2 використовувалися 1879 ламп, менше, ніж у «Стрілі», а середня продуктивність складала 2000 оп/с. Були задіяні 3 типи пам'яті: електростатична на 34-х трубках Вільямса, на магнітному барабані і на магнітній стрічці з використанням звичайного для того часу магнітофона МАГ-8.
У 1955-1956 р.м. колектив лабораторії випустив малу ЕОМ М-3 зі швидкодією 30 оп/з і оперативною пам'яттю на магнітному барабані. Особливість М-3 полягала в тім, що для центрального пристрою керування був використаний асинхронний принцип роботи. Необхідно відзначити, що в 1956 р. колектив И. С. Брука виділився зі складу енергетичного інституту й утворив Лабораторію керуючих машин і систем, що стала згодом Інститутом електронних керуючих машин (ІНЕКМ).[1]
ЕОМ другого покоління
З'явилися наприкінці 50-х років. Елементна база цих машин — напівпровідникові діоди і транзистори, що дозволило збільшити швидкодію і надійність ЕОМ, а також ємність оперативної пам'яті. Зменшилися габарити, маса і споживана потужність. У них широко використовувався друкований монтаж, при якому необхідні електричні з'єднання створювалися методом утравлювання мідної фольги, наклееної на ізоляційний матеріал. Конструктивно технологічна й елементна база дозволили створити більш складні ЕОМ. Розширилося середовище застосування: не тільки для наукових, але і для інженерних розрахунків, а також для рішення економічних задач і керування роцесами.
До машин вітчизняного виробництва відносять: ВЕРМ-3. ВЕРМ-4, ВЕРМ-6, «Урал-14», «Урал-16», «Мінськ-22», «Мінськ-32», М-220, М-222, «Наири», «Світ», «Раздон».
Швидкодія не перевищувала 20-30 тис. операцій у секунду. Ємність оперативної пам'яті — 32Кб машинних слів.
Виключення складає ВЕРМ-6: 100 тис. оп/з, ємність оперативної пам'яті — 128Кб. Розробка малої обчислювальної машини за назвою «Урал» була закінчена в 1954 р. колективом співробітників під керівництвом Рамеєва… Ця машина стала родоначальником цілого сімейства «Уралов», остання серія яких («Урал -16»), була випущена в 1967 р. Простота машини, удала конструкція, невисока вартість обумовили її широке застосування.
У 1955 р. був створений Обчислювальний центр Академії наук, призначений для ведення наукової праці в області машинної математики і для надання відкритого обчислювального обслуговування іншим організаціям Академії.
В другій половині 50 — х м.м. у нашій країні було випущено ще 8 типів машин за вакуумно-ламповою технологією. З них найбільш удалої була ЕОМ М-20, створена під керівництвом С.А. Лебедєва, що у 1954 р. очолив ИТМ і ВТ.
Машина відрізнялася високою продуктивністю (20 тис. оп/с), що було досягнуто використанням зробленої елементної бази і відповідної функціонально-структурної організації. Як відзначають А.И.Єршов і М.Р.Шур-Бура, «ця солідна основа покладала велику відповідальність на розроблювачів, оскільки машина, а більш точно її архітектурі, стояло втілитися в декількох великих серіях (М-20, ВЕРМ-3М, ВЕРМ-4, М-220, М-222)». Серійний випуск ЕОМ М-20 був початий у 1959 р. У 1958 р. під керівництвом В.М.Глушкова (1923-1982) в Інституті кібернетики АН України була створена обчислювальна машина «Київ», що мав продуктивність 6-10 тис. оп/с. ЕОМ «Київ» вперше в нашій країні використовувалася для дистанційного керування технологічними процесами.
У той же час у Мінську під керівництвом Г.П. Лопато і В.В. Пржиялковского почалися роботи зі створення першої машини відомого надалі сімейства «Мінськ»-1. Вона випускалася мінським заводом обчислювальних машин у різних модифікаціях: «Мінськ-1», «Мінськ-11», «Мінськ-12», «Мінськ-14». Машина широко використовувалася в обчислювальних центрах нашої країни. Середня продуктивність машини складала 2-3 тис. оп/с.
ЕОМ третього покоління
До середини 60-х м.м. були створені більш компактні зовнішні пристрої для комп'ютера, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп'ютер PDP-8 розміром з холодильник і вартістю всего 20 тис.$ (комп’ютери в 40-50-х м.м. коштували мільйони $).
Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп'ютерів було з'єднання і спайка транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кременя транзистори і всі необхідні з'єднання між ними. Отримані з'єднання стали називатися інтегральними чи схемами чіпами.
Таким чином, елементна база ЕОМ третього покоління — мікроелектроніка, а також застосування інтегральних мікросхем (ІС). Інтегральна мікросхема — Функціонально закінчений блок, еквівалентний по можливостях досить складній транзисторній схемі.
Важливим параметром, що визначає рівень складності ІС, є ступінь інтеграції К=log N, де N — загальна кількість компонентів (транзисторів, діодів, резисторів), розташованих на кристалі мікросхеми і неразборно з'єднаних між собою. По величині К цифрові мікросхеми підрозділяють на:
Малі ІС (К \xF0A3 1)
Середні ІС (К \xF0A3 2) – СІС
Великі ИС (К \xF0A3 3) – ВІС
Надвеликі (К>3) – НВІС
Збільшилася швидкодія й оперативна пам'ять, зменшилася споживана потужність, маса, займана площа. Конструкція складається з типових модулів, що забезпечують високу щільність компонування елементів.
Існували ЕОМ єдиної системи — ЄС ЕОМ (ЄС-1010, ЄС-1022, ЄС-1035, ЄС-1045, ЄС-1055, ЄС-1061 і т.д.) і малі обчислювальні машини міжнародної системи — СМ ЕОМ (СМ-4, СМ-1420, СМ-1300, СМ-1800, ТС СМ, СМ-1600, ДВК-2, «Електроніка НЦ -80-20/2», СМ-2М, «Електроніка-60» і ін.)
На базі СМ ЕОМ створені також засоби комплексування (об'єднання) ЄС і СМ ЕОМ — вимірювально-обчислювальні комплекси (ИВК) для автоматизації наукових досліджень, технологічних і інших процесів і установок, автоматизації робочих місць (АРМ технолога, конструктора, проектувальника).
Машини ЄС-1010, ЄС-1022 були малими моделями ЄС ЕОМ, всі інші відносять до великим, універсальним ЕОМ; зі зростанням номера моделі, як правило, росте потужність машини, і поліпшуються техніко-економічні показники (ЄС-1010 — 1 млн. оп/c, ЄС-1022 — 1.3 млн. оп/c).
Всі ЕОМ третього покоління крім елементної бази істотно відрізняються від ЕОМ попередніх поколінь і інших характеристик. Насамперед ЕОМ третього покоління оперують з літерно-цифровою інформацією, визначеної відповідними кодовими таблицями. Одиницею адресації пам'яті є байт, у якому може зберігається 8-розрядний двоичний код, що представляє собою один алфавітний символ, цифру, знак. Обсяг оперативної пам'яті в ЕОМ третього покоління звичайно вказують у байтах (для ЄС-1022 обсяг оперативної пам'яті 256-512Кбайт; для ЄС-1035 — 512Кбайт; для ЄС-1045 — 4096 Кбайт; для ЄС-1061 — 8192Кбайт).
продолжение
--PAGE_BREAK--