Электромеханические компьютеры

Японский электромеханический компьютер FACOM 128B 1959 год

Электромеханические компьютеры

В этом году персональным компьютерам исполняется 37 лет. И сколько же чудес за этот небольшой срок сотворили коробочки, в необходимости которых сомневались даже их создатели, инженеры компании IBM!

В начале 1980-х годов компания продавала крупные компьютеры (мэйнфреймы) крупным заказчикам: правительству, военным, университетам, научным центрам, большим корпорациям. Заказы были огромные, деньги от них шли большие. Что тут думать о мелочах, о каких-то там персональных компьютерах! Разве что использовать их в качестве интеллектуальных терминалов к мэйнфреймам?

В 1975 году был выпущен компьютер модели 5100, вполне подходящий для работы на нем одного человека. Был он настольным, со встроенным черно-белым монитором, с клавиатурой и с накопителем на магнитной ленте. Неплохой кандидат в персональные компьютеры, если бы не цена — 20 тысяч долларов. Неподъемно!

В начале 1980-х годов на рынке персональных компьютеров было немного игроков. Во-первых, зачинатель всех «игр» с персональными компьютерами, компания Apple со своей системой Apple II. За ней следовали компании Commodore, Atari, RadioShack и Tandy.

Они выпускали относительно дешевые компьютеры для радиолюбителей, которые главный кайф получали от того, что собирали эту «мухорайку» своими руками, а потом развлекались несложными забавными играми, подключив игровой компьютер к экрану домашнего телевизора и к домашнему кассетному магнитофону.

Поскольку фирма IBM рассматривала создание маленьких компьютеров как непрофильную обузу, было решено довести проект до разумного конца небольшим коллективом инженеров и программистов (всего 12 человек), объединенных под руководством Дона Эстриджа (Don Estrige).

Предполагалось, что если персональные компьютеры для чего-то понадобятся фирме, их производство можно будет «сбросить» сторонним компаниям. И потому, чтобы сэкономить время и уменьшить цену изделия, проектировщики максимально использовали «чужие» наработки.

По той же причине компания IBM, совсем не младенец в джунглях защиты интеллектуальной собственности, практически отказалась от лицензирования собственных компонентов и базовой системы ввода-вывода (BIOS).

Пусть расцветают тысячи цветов, пусть IBM PC клонируют все, кому угодно!

По ходу проектирования произошли небольшие изменения, которые определили — высоким слогом выражаясь — судьбу человечества.

Первоначально предполагалось, что «мозгом» нового персонального компьютера будет процессор IBM 801, уже имевший собственную операционную систему. Но потом в качестве процессора для персонального компьютера выбрали Intel 8088.

Понадобилось быстро и дешево разработать операционную систему для этого процессора. Подрядилась это сделать маленькая компания «Microsoft».

Так появилась MS-DOS, которую впоследствии «Microsoft» сделала своим главным продуктом на несколько лет и благодаря которой эта крошка со штатом в 30 человек превратилась в международную корпорацию.

Разработчики сэкономили время и на том, что воспользовались уже готовыми монитором и принтером. Монитор был давно разработан в японском филиале IBM, а в качестве принтера взяли матричный принтер Epson.

Клавиатура и монитор не были встроены в компьютер, а подключались с помощью кабеля. Это решение кажется сейчас обычным, но тогда оно было в новинку. Компьютер спроектировали и построили за один год и один месяц.

Первый образец был выпущен 12 августа 1981 года.

Одним из инженеров, работавших в команде, которая создала IBM PC был Дэвид Брэдли (David J. Bradley). За пять минут он придумал штуку, которую до сих пор знают все. И, вероятно, будут знать до тех пор, пока существуют PC. А именно комбинацию из трех клавиш — Control-Alt-Delete, которая заставляет компьютер перезагрузиться без выключения. Или, как говорят, «сделать горячий рестарт».

Команда Брэдли разрабатывала базовую систему ввода-вывода (BIOS). Эта система начинала работу сразу же после включения компьютера.

Она проверяла существование различных устройств (монитора, клавиатуры, флоппи-дисков, таймера и т. п.

), после чего пыталась загрузить операционную систему с флоппи диска, и если загрузка произошла успешно, передавала управление MS DOS. Это так называемый «холодный рестарт», до начала которого компьютер не работал.

Сейчас «холодный рестарт» занимает минуты 2, в 1980 году — более 5 минут. При отладке то и дело приходилось совершать рестарт и тратить много времени, глядя на черный экран, по которому бегут зеленые буковки.

Чтобы ускорить процесс отладки BIOS, Брэдли сделал в программе дополнительную точку входа для «горячего рестарта», после проверки всего включающегося оборудования, там где начиналась собственно загрузка операционной системы.

Тем самым время перезагрузки сокращалось более чем наполовину.

«Горячий рестарт» первоначально производился одновременным нажатием на клавиши Control-Alt-Escape. Нажать эти три клавиши одновременно пальцами одной руки возможно, но сложно.

Потренируйтесь, у вас получится! Но потом, для того чтобы гарантировать еще большую безопасность от случайного нажатия «фатального» сочетания клавиш, решили заменить прежнюю комбинацию на Control-Alt-Delete. На старой клавиатуре IBM нажать одной рукой три эти клавиши одновременно было невозможно.

Американцы называют это сочетание «приветом тремя пальцами» («three-finger salute»). Русскоязычные компьютерщики иногда употребляют более затейливое название: «комбинация из трех пальцев».

Дэвид Брэдли вспоминает, что вся работа по установке в BIOS точки «горячего рестарта» заняла у него от силы 15 минут, а потом он занялся следующей из сотни работ, которые следовало сделать. Никто не собирался раскрывать этот производственный секретик широкой публике. Раскрыл его Билл Гейтс.

Он был очень недоволен тем, что на компьютере или на клавиатуре инженеры не удосужились сделать кнопку для «горячего рестарта». Из-за этого на знаменитом в свое время «синем экране смерти» пришлось написать «Нажмите Ctrl+Alt+Del, чтобы запустить ваш компьютер заново».

Так весь мир узнал о том, что такое Ctrl+Alt+Del, а Дэвид Брэдли прославился как изобретатель комбинации из трех пальцев.

Источник: https://pikabu.ru/story/yaponskiy_yelektromekhanicheskiy_kompyuter_facom_128b_1959_god_7177855

Первые электромеханические цифровые компьютеры — История развития вычислительной техники

Электромеханические компьютеры

В 1936 году, работая в изоляции в нацистской Германии, Конрад Цузе начал работу над своим первым вычислителем серии Z, имеющим память и (пока ограниченную) возможность программирования.

Созданная, в основном, на механической основе, но уже на базе двоичной логики, модель Z1, завершённая в 1938 году, так и не заработала достаточно надёжно, из-за недостаточной точности выполнения составных частей.

В 1939 году, Цузе создал второй вычислитель Z2, но её планы и фотографии были уничтожены при бомбардировке во время Второй Мировой Войны поэтому о ней почти ничего не известно. Z2 работала на электромагнитных переключателях созданных в 1831 году ученым Джозефом Генри.

Следующая машина Цузе — Z3, была завершена в 1941 году. Она была построена на телефонных реле и работала вполне удовлетворительно. Тем самым, Z3 стала первым работающим компьютером, управляемым программой.

Во многих отношениях Z3 была подобна современным машинам, в ней впервые был представлен ряд новшеств, таких как арифметика с плавающей запятой. Замена сложной в реализации десятичной системы на двоичную, сделала машины Цузе более простыми, а значит, более надёжными; считается, что это одна из причин того, что Цузе преуспел там, где Бэббидж потерпел неудачу.

Программы для Z3 хранились на перфорированной плёнке. Условные переходы отсутствовали, но в 1990-х было теоретически доказано, что Z3 является универсальным компьютером (если игнорировать ограничения на размер физической памяти).

В двух патентах 1936 года, Конрад Цузе упоминал, что машинные команды могут храниться в той же памяти что и данные — предугадав тем самым то, что позже стало известно как архитектура фон Неймана и было впервые реализовано только в 1949 году в британском EDSAC.

Британский «Колосс»

  Во время Второй мировой войны, Великобритания достигла определённых успехов во взломе  зашифрованных немецких переговоров. Код немецкой шифровальной машины «Энигма» был подвергнут анализу с помощью электромеханических машин, которые носили название «бомбы».

Такая «бомба», разработанная Аланом Тьюрингом и Гордоном Уэлшманом (англ. Gordon Welchman), исключала ряд вариантов путём логического вывода, реализованного электрически.

Большинство вариантов приводило к противоречию, несколько оставшихся уже можно было протестировать вручную.

  Немцы также разработали серию телеграфных шифровальных систем, несколько отличавшихся от «Энигмы». Машина Lorenz SZ 40/42 использовалась для армейской связи высокого уровня. Первые перехваты передач с таких машин были зафиксированы в 1941 году.

Для взлома этого кода, в обстановке секретности, была создана машина «Колосс» (Colossus).

Спецификацию разработали профессор Макс Ньюман (Max Newman) и его коллеги; сборка Colossus Mk I выполнялась в исследовательской лаборатории Почтового департамента Лондона и заняла 11 месяцев, работу выполнили Томми Флауэрс (Tommy Flowers) и др.

«Колосс» стал первым полностью электронным вычислительным устройством. В нём использовалось большое количество электровакуумных ламп, ввод информации выполнялся с перфоленты. «Колосс» можно было настроить на выполнение различных операций булевой логики, но он не являлся тьюринг-полной машиной.

Помимо Colossus Mk I, было собрано ещё девять моделей Mk II. Информация о существовании этой машины держалась в секрете до 1970-х гг. Уинстон Черчилль лично подписал приказ о разрушении машины на части, не превышающие размером человеческой руки.

Из-за своей секретности, «Колосс» не упомянут во многих трудах по истории компьютеров.

Американские разработки

В 1937 году Клод Шеннон показал, что существует соответствие один-к-одному между концепциями булевой логики и некоторыми электронными схемами, которые получили название «логические вентили», которые в настоящее время повсеместно используются в цифровых компьютерах.

Работая в МТИ, в своей основной работе он продемонстрировал, что электронные связи и переключатели могут представлять выражение булевой алгебры.

Так своей работой A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits он создал основу для практического проектирования цифровых схем.

В ноябре 1937 года Джорж Стибиц завершил в Bell Labs создание компьютера «Model K» на основе релейных переключателей. В конце 1938 года Bell Labs санкционировала исследования по новой программе, возглавляемые Стибицем. В результате этого, 8 января 1940 года был завершён Complex Number Calculator, умеющий выполнять вычисления над комплексными числами.

11 сентября 1940 года в Дартмутском колледже, на демонстрации в ходе конференции Американского математического общества, Стибиц отправлял компьютеру команды удалённо, по телефонной линии с телетайпом. Это был первый случай когда вычислительное устройство использовалось удалённо.

Среди участников конференции и свидетелей демонстрации были Джон фон Нейман, Джон Моучли и Норберт Винер, написавший об увиденном в своих мемуарах.

Компьютер Атанасова—Берри

  В 1939 году Джон Винсент Атанасов (John Vincent Atanasoff) и Клиффорд Берри (Clifford E. Berry) из Университета штата Айова разработали Atanasoff-Berry Computer (ABC). Это был первый в мире электронный цифровой компьютер.

Конструкция насчитывала более 300 электровакуумных ламп, в качестве памяти использовался вращающийся барабан. Несмотря на то, что машина ABC не была программируемой, она была первой, использующей электронные лампы в сумматоре.

Соизобретатель ENIAC Джон Моучли изучал ABC в июне 1941 года, и между историками существуют споры о степени его влияния на разработку машин, последовавших за ENIAC.

ABC был почти забыт, до тех пор пока в центре внимания не оказался иск «Хоневелл против Sperry Rand», постановление по которому аннулировало патент на ENIAC (и некоторые другие патенты), из-за того что, помимо других причин, работа Атанасова была выполнена раньше.

  В 1939 году в Endicott laboratories в IBM началась работа над Harvard Mark I.

Официально известный как Automatic Sequence Controlled Calculator, Mark I был электромеханическим компьютером общего назначения, созданного с финансированием IBM и при помощи со стороны персонала IBM, под руководством гарвардского математика Howard Aiken.

Проект компьютера был создан под влиянием Аналитической машины Ч. Бэббиджа, с использованием десятичной арифметики, колёс для хранения данных и поворотных переключатей в дополнение к электромагнитным реле.

Машина программировалась с помощью перфоленты, и имела несколько вычислительных блоков, работающих параллельно. Более поздние версии имели несколько считывателей с перфоленты, и машина могла переключаться между считывателями в зависимости от состояния. Тем не менее, машина была не совсем Тьюринг-полной. Mark I был перенесён в Гарвардский университет и начал работу в мае 1944 года.

«ЭНИАК»

ЭНИАК выполнял баллистические расчёты и потреблял мощность в 160 кВт

   Американский ENIAC, который часто называют первым электронным компьютером общего назначения, публично доказал применимость электроники для масштабных вычислений.

Это стало ключевым моментом в разработке вычислительных машин, прежде всего из-за огромного прироста в скорости вычислений, но также и по причине появившихся возможностей для миниатюризации. Созданная под руководством Джона Мочли и Дж. Преспера Эккерта (J. Presper Eckert), эта машина была в 1000 раз быстрее, чем все другие машины того времени.

Разработка «ЭНИАК» продлилась с 1943 до 1945 года. В то время, когда был предложен данный проект, многие исследователи были убеждены, что среди тысяч хрупких электровакуумных ламп многие будут сгорать настолько часто, что «ЭНИАК» будет слишком много времени простаивать в ремонте, и тем самым, будет практически бесполезен.

Тем не менее, на реальной машине удавалось выполнять несколько тысяч операций в секунду в течение нескольких часов, до очередного сбоя из-за сгоревшей лампы.

«ЭНИАК», безусловно, удовлетворяет требованию полноты по Тьюрингу. Но «программа» для этой машины определялась состоянием соединительных кабелей и переключателей — огромное отличие от машин с хранимой программой, появившихся позже.

Тем не менее, в то время, вычисления, выполняемые без помощи человека, рассматривались как достаточно большое достижение, и целью программы было тогда решение только одной единственной задачи.

(Улучшения, которые были завершены в 1948 году, дали возможность исполнения программы, записанной в специальной памяти, что сделало программирование более систематичным, менее «одноразовым» достижением.)

Переработав идеи Эккерта и Мочли, а также, оценив ограничения «ЭНИАК», Джон фон Нейман написал широко цитируемый отчёт, описывающий проект компьютера (EDVAC), в котором и программа, и данные хранятся в единой универсальной памяти. Принципы построения этой машины стали известны под названием «архитектура фон Неймана» и послужили основой для разработки первых по-настоящему гибких, универсальных цифровых компьютеров.

Источник: https://www.sites.google.com/site/obrazovatelnyjresurs12/home/3-informacionnye-razdely/pervye-elektromehaniceskie-cifrovye-komputery

Электромеханические компьютеры

Электромеханические компьютеры

В конце 1880-х годов ученым Германом Холлеритом (США) была создана вычислительная машина для автоматической обработки данных.

В такой машине данные, которые были нанесены на перфорированные карты, считывались с помощью электричества, и производилась механическая сортировка для распределения таких перфорированных карт в зависимости от местоположения пробоев.

Такой табулятор стали использовать для автоматической обработки результатов переписи населения в некоторых городах и даже государствах. На сегодняшний день эта машина – 80-колонная перфокарта Холлерита значительно не модернизировалась.

Спустя 8 лет была основана компания по реализации табуляторов Холлерита, в дальнейшем ставшая одной из четырех компаний, которые образовали международную корпорацию IBM.

Вплоть до конца 80-х годов ХХ столетия на всех вычислительных машинах любого типа применялись такие табуляторы, которые использовались для автоматической обработки данных, нанесенных на перфорированные карты, и получения результатов простых и сложных вычислений на бумажных носителях.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

С наибольшей эффективностью такой табулятор производит операции сложения и вычитания. Для выполнения операции произведения машина использует метод многократного сложения, для деления — метод многократного вычитания. В Советском Союзе был организован выпуск машин, которые использовались для автоматической обработки цифровых и алфавитно-цифровых данных.

Эволюция электромеханических компьютеров

В начале прошлого века ученые задумались над использованием электромагнитных реле в вычислительных машинах. В 1936 году конструктором Конрадом Цузе (Германия) была создана вычислительная машина, функционирующая на электромагнитных релейных устройствах.

Работы над созданием данной машины проводились на протяжении трех лет, после чего была создана первая механическая вычислительная машина, базирующая на использовании двоичной системы вычисления, формы представления чисел с относительной точностью (плавающей запятой), трехадресной системы программирования и перфорированных карт. В дальнейшем в качестве основного электронного компонента ученым было решено использовать реле, находившие в то время широкое применение во многих сферах техники. Позже Конрадом Цузе была создана вычислительная машина Z1 на 16 машинных слов, а затем и машина Z2.

Рисунок 1. Модель вычислительной машины Z1. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В 1941 году была создана получившая наибольшее распространение машина модели Z3 – ВМ с программным модульным управлением.

Данная машина была реализована как релейная машина с двоичным кодом и памятью более 6400 разрядных чисел с плавающей запятой: из которых 7 разрядов — для порядка и 15 — для дробной части логарифма числа (называемой мантиссой).

В блоке арифметики применялись параллельные логические вычисления, ввод входных данных производился посредством десятичной клавиатуры. Также в данной модели предполагался и цифровой вывод, автоматическая трансформация десятичных чисел в двоичные и наоборот. Общее время выполнения операции сложения составляло не более 0,3 секунды.

Все три эти машины были разрушены во время военных действий Второй Мировой Войны. После их окончания Цузе сконструировал следующие машины Z4 и Z5.

Конрад Цузе в 1945 году изобрел один из первых алгоритмических языков PLANKALKUL (перев. англ. «исчисление планов»). Данный язык можно назвать машинно-ориентированным, но в некоторых моментах по своему функционалу он превосходил даже уже существующие языки программирования, которые были ориентированы исключительно на работу с числовыми символами.

В это же время (ориентировочно в 1944 году) американский ученый Говард Айткен смог сконструировать в одном из цехов компании IBM машину «Марк-1» (немного позже «Марк-2»).

Данные модели могли производить простейшие трансцендентные операции (вычитание, умножение и т.д.).

«Марк-1» могла работать с 23-значными десятичными числами и выполняла операции сложения не более чем за 0,3 секунды, а умножения – не более 3 секунд. Но при изобретении этих машин были допущены две основные ошибки:

  1. Машины были скорее электромеханические, чем электронные;
  2. Отсутствовала возможность хранения программ и данных в памяти машины.

Немного позже в Великобритании начала функционировать первая ЭВМ (базирующаяся на реле), применяемая для расшифровки данных, передававшихся немецким кодированным передатчиком. Уже ко второй половине XX века потребность в автоматизации всех видов вычислений резко возросла, и что над изобретением машин типа «Марк-1» трудилось большое количество групп ученых в разных уголках мира.

В 1937 году американским ученым Дж. Атанасовым были начаты работы по созданию первой в истории ЭВМ. Такая вычислительная машина создавалась для решения задач матфизики. Дж.

Атанасов были изобретены (и получены на них патенты) первые электронные устройства, которые в дальнейшем получили широкое распространение в компьютерной технике.

Стоит отметить, что не все этапы проекта Атанасова были закончены, но все-таки спустя 30 лет в мире признали, что именно Дж. Атанасов стоял у истоков электронной вычислительной техники.

Применение и история создания электромагнитных реле

Определение 1

Реле представляет собой электроаппарат, который применяется для переключения (иначе говоря коммутации) гальванических цепей при определенных изменениях любых входных параметров.

Релейные элементы достаточно широко применяются в системах управления и автоматики, т.к. они могут быть использованы для:

  • управления значительными мощностями на выходе при маломощных сигналах на входе;
  • выполнения различных логических операций;
  • создания релейных устройств для выполнения широкого спектра функций;
  • переключения гальванических устройств;
  • фиксации отклонений контролируемого параметра от заданного значения;
  • выполнения функции запоминающей ячейки и т. п.

Работа первого реле было основана на действии электромагнитного поля, но такой релейный аппарат не был оснащен функцией коммутаций. Коммутационные аппараты были созданы позже (1837 г.) и использовались в телеграфном аппарате. Термин «реле» произошел от англ. слова relay, которое переводится как смена уставших лошадей на специализированных станциях или передача эстафеты уставшим спортсменом.

Источник: https://spravochnick.ru/informatika/elektromehanicheskie_kompyutery/

Первые электромеханические компьютеры

Электромеханические компьютеры

Идеи создания электронных вычислительных машин возникли в конце 30-х —

начале 40-х гг. независимо друг от друга в четырех странах: СССР, США,

Великобритании и Германии. Во время второй мировой войны (с 1939 по 1945г.) были

построены несколько первых электромеханических компьютеров:

1943г. COLOSSUS-1

Первым электронным компьютером стал английский COLOSSUS-1,

использующийся для расшифровки секретного кода, который применяла Германия

для передачи сообщений особой важности.

1942г. АВС(Atanasoff-Berry Computer).

Это одна (более мощная) из двух машин, созданных в1937-1942 гг. профессором

Атанасовым Джоном Винсентом и его аспирантом Клиффордом Эдвардом Берри.

Оригинальной особенностью АВС было разделение обрабатывающих и запоминающих

устройств. Блок памяти состоял из набора конденсаторов с автоматическим

восстановлением заряда. Информация вводилась с перфокарт. При вычислении

использовалось двоичное представление чисел. Блок управления был собран на

электронных лампах и позволял осуществлять многократное поразрядное сложение и

вычитание чисел.

1944г. МАРК-1

Большой толчок в развитии вычислительной техники дала вторая мировая война:

американским военным понадобился компьютер, которым стал “Марк-1” — первый в

мире автоматический вычислительный компьютер, изобретённый в 1944 г.

профессором Айкнем. В нём использовалось сочетание электрических сигналов и

механических приводов. Программа обработки данных вводилась с перфоленты.

Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. «Марк-1» мог перемножить два 23-х разрядных

числа за 4 с.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРИОД

ЭВМ появились, когда возникла острейшая необходимость в очень трудоемких и

точных расчетах, особенно в таких областях науки и техники, как атомная физика и

теория динамик полета и управления летательными аппаратами, в исследовании;

аэродинамики больших скоростей. Между тем доэлектронная вычислительная техника

(механическая и электромеханическая) позволяла только в ограниченной степени

механизировать процессы вычислений. Требовался переход к элементам, работающим в

более быстром темпе.

Технические предпосылки для этого уже были созданы: развивалась электроника и

счетно-аналитическая вычислительная техника. В 1904 г. Дж. Флеминг

(Великобритания) изобрел первый ламповый диод, а в 1906 г. Ли де Форест (США) —

первый триод. До середины 30-х гг. электронные лампы уже стояли во всех

радиотехнических устройствах. Но эра ЭВМ начинается с изобретения лампового

триггера. Это открытие было сделано независимо друг от друга советским ученым М.

А, Бонч-Бруевичем (1918) и английскими учеными У. Экклзом и Ф. Джорданом (1919).

Триггерные схемы постепенно стали широко применяться в электронике для

переключения и релейной коммутации и т. д.

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ.

Можно выделить 4 основные поколения ЭВМ. Но деление компьютерной техники

на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития

аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой

истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в

смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле

изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей

применения и характера использования. Этот прогресс показан в данной таблице:

П О К О Л Е Н И Я Э В М (*) ХАРАКТЕРИСТИКИ

Годы

применения

Основ

ной

элемент

Колич

ество ЭВМ

в мире

(шт.)

Быстродей

ствие

(операций в

секунду)

Носите

ль

информаци

и

Раз

меры

ЭВМ

1946-

Эл.ла

мпа

Десят

ки

103-144

Перфо

карта,

Перфолента

Бол

ьшие

I

1958-

Транз

истор

Тысяч

и

104-106

Магни

тная Лента

Зна

чи-

тельно

меньше

II 1964-

ИС

Десят

ки тысяч

105-107

Диск

Ми

ни-ЭВМ

V

1972 —

настоящее

время

БИС

Милл

ионы

106-108

Гибкий

и лазерный

диск

Ми

кро

ЭВМ

I поколение (до 1955 г.)

Все ЭВМ I-го поколения были сделаны на основе электронных ламп, что делало

их ненадежными — лампы приходилось часто менять. Эти компьютеры были

огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести

только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество

электроэнергии и выделяли много тепла.

Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Набор

команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства

управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало.

Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-

вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие

устройства, оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе

ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.

Эти неудобства начали преодолевать путем интенсивной разработки средств

автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ,

упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её

использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре

компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из

опыта эксплуатации компьютеров.

Основные компьютеры первого поколения:

1946г. ЭНИАК

В 1946 г. американские инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж.У.

Моучли в Пенсильванском университете сконструировали, по заказу военного

ведомства США, первую электронно-вычислительную машину — “Эниак” (Electronic

Numerical Integrator and Computer). Которая предназначалась для решения задач

баллистики. Она работала в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1», выполняя за одну

секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м. в

длину, объём — 85 м3., вес — 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп

и1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.

1949г. ЭДСАК.

Первая машина с хранимой программой — ”Эдсак” — была создана в Кембриджском

университете (Англия) в 1949 г. Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных

линиях задержки. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения — 8,5 мс.

1951г. МЭСМ

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на

континенте Европы ЭВМ — Малой электронной счетно-решающей машины (МЭСМ). В

1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются

вычислительные задачи. Машина оперировала с 20-разрядными двоичными кодами с

быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на

электронных лампах.

1951г. UNIVAC-1. (Англия)

В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) — первый серийный

компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована

магнитная лента для записи и хранения информации.

1952-1953г. БЭСМ-2

Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2(большая электронная счетная машина) с

быстродействием около 10 тыс. операций в секунду над 39-разрядными двоичными

числами. Оперативная память на электронно-акустических линиях задержки — 1024

слова, затем на электронно-лучевых трубках и позже на ферритовых сердечниках. ВЗУ

состояло из двух магнитных барабанов и магнитной ленты емкость свыше 100 тыс.

слов.

II поколение (1958-1964)

В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, изобретённые

в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли

выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой

оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и

работает с большей скоростью.

Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические

элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации

использовались магнитные ленты («БЭСМ-6», «Минск-2″,»Урал-14») и магнитные

сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными

лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

В качестве программного обеспечения стали использовать языки

программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих

языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было

реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала

выполняться до окончания предыдущей.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных

математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом

трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли

современные операционные системы.

Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость,

которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в

середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно

совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

III поколение (1964-1972)

В 1960 г. появились первые интегральные схемы (ИС), которые получили широкое

распространение в связи с малыми размерами, но громадными возможностями. ИС — это

кремниевый кристалл, площадь которого примерно 10 мм2. 1 ИС способна заменить

десятки тысяч транзисторов. 1 кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти

тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в

10 млн. операций в секунду.

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360

(System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.

Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой,

т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются

интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они

обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения

нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами

стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ

(Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие

машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов

операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч

слов.

IV поколение (с 1972 г. по настоящее время)

Четвёртое поколение — это теперешнее поколение компьютерной техники,

разработанное после 1970 года.

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 (0,635 см2.). БИСы

применялись уже в таких компьютерах, как “Иллиак”, ”Эльбрус”, ”Макинтош”.

Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду.

Емкость ОЗУ возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно

выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.

C точки зрения структуры машины 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

персональные компьютеры- IBM PC.

Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 10 | Нарушение авторских прав

1 | | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |

lektsii.net — Лекции.Нет — 2014-2020 год. (0.02 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав

Источник: https://lektsii.net/3-59101.html

Booksm
Добавить комментарий