Что характерно для компьютеров второго поколения
В компьютеры третьего поколения Это относится к компьютерным технологиям, основанным на интегральных схемах, которые использовались в период с 1963 по 1974 годы. Интегральные схемы объединяли в себе различные электронные компоненты, такие как транзисторы и конденсаторы, среди прочего.
Были произведены очень маленькие транзисторы, которые можно было разместить в одном полупроводнике, что резко улучшило общую производительность компьютерных систем.
Эти схемы превосходят электронные лампы и транзисторы как по стоимости, так и по производительности. Стоимость интегральных схем была очень низкой. Поэтому главной характерной особенностью компьютеров третьего поколения было то, что интегральные схемы стали использоваться в качестве вычислительных устройств, которые продолжали использоваться до нынешнего поколения.
Третье поколение стало поворотным моментом в жизни компьютеров. Перфокарты и принтеры были обменены на клавиатуры и мониторы, подключенные к операционной системе.
В это время компьютеры стали более доступными для массовой аудитории из-за их меньшего размера и более приемлемой стоимости.
Ссылки
Газообразное состояние: характеристика, общий закон, примеры
5 основных принципов, позволяющих наслаждаться полной и удовлетворяющей сексуальностью
Преимущества и недостатки
На каких элементах построены, устройство, структурная схема
В электронных вычислительных устройствах II поколения использовались биполярные транзисторы – расположенные последовательно слои эмиттера, базы и коллектора.
Сопротивление в полупроводниках зависит от температуры, освещения или примесей. В триодах использовали полупроводники с разными проводимостями примесей.
Примеси делятся на донорные и акцепторные. Донорные примеси образуют полупроводники n-типа с «лишними» электронами. Акцепторные примеси образуют полупроводники p-типа с «лишними» положительно заряженными частицами – «дырками». Заряд в «дырках» равен заряду в электроне.
При взаимодействии полупроводников различного типа, электроны из полупроводника типа n переходят в полупроводник типа p, а «дырки» из полупроводника p-типа – в полупроводник n-типа. Таким образом пограничный слой полупроводников насыщается «чужими» частицами. На этом перемещение «дырок» и электронов завершается образованием запирающего слоя.
При подаче на полупроводник типа n отрицательного напряжения, а на полупроводник типа p – положительного, запирающий слой разрушается. После этого процесс движения электронов и дырок запускается вновь. При подаче положительного напряжения на полупроводник n-типа и отрицательного на полупроводник p-типа запирающий слой увеличивается.
Пример: если на коллектор подается логическая единица в 5 вольт, при положительном напряжении на базу на эмиттере получится логическая единица в 5 вольт. При отрицательном напряжении или отсутствии напряжения на базе на выходе получится логический ноль в виде напряжения менее 1 вольта.
УВв – устройство ввода;
УВыв – устройство вывода;
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;
АЛУ – арифметико-логическое устройство;
УУ – устройство управления;
ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.
Принцип работы триодов и электронных ламп схож. Использование транзисторов сделало компьютеры второго поколения производительнее, надежнее, компактнее и дешевле, чем устройства первого поколения.
Электронно-вычислительные машины принято делить на поколения. Исследуя их, можно проследить историю развития информационных технологий: понять, как менялась компьютерная отрасль на протяжении многих лет и насколько грандиозного архитектурного и программного прогресса достигло человечество меньше чем за сто лет.
Поколение ЭВМ — качественный скачок в развитии электронно-вычислительной техники.
Деление на поколения осуществляется прежде всего на основе элементной базы, то есть элементов, из которых построена та или иная модель машины, а также ряда технологических характеристик:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
- скорости вычислений;
- объема памяти;
- способов ввода;
- переработки информации и т. д.
Разумеется, деление ЭВМ на поколения весьма условно и по сути отражает тот прогресс, которого удалось достичь специалистам в компьютерной отрасли.
Лучшие языки программирования
В 1950 году был разработан ассемблер, известный как первый язык, в котором команды были похожи на английский.
Код может быть прочитан и написан программистом. Чтобы запустить его на компьютере, его нужно было преобразовать в машиночитаемый формат с помощью процесса, называемого сборкой.
Язык управления процессом
Наиболее важные изменения в работе компьютеров были внесены в пакетную систему и автономность, которую она давала компьютеру, за счет прямого контроля со стороны пользователя.
Это привело к развитию языка управления процессами, который предоставил мощное средство управления судьбой задачи, выполняемой компьютером без участия пользователя.
Операционные системы
Компьютеры начали использовать программное обеспечение операционной системы для управления компьютерным оборудованием и ресурсами. Это позволяло системам запускать разные приложения одновременно. Кроме того, использовались операционные системы удаленной обработки.
IBM создала операционную систему OS / 360. Рост программного обеспечения был значительно улучшен за счет разделения, когда программное обеспечение продавалось отдельно от оборудования.
UNIVAC LARC
Этот суперкомпьютер был разработан Sperry-Rand в 1960 году для атомных исследований, поэтому он мог обрабатывать большие объемы данных.
Однако эта вычислительная машина была слишком дорогой и, как правило, слишком сложной для размера компании, поэтому не пользовалась популярностью. Было установлено только два LARC.
UNIX
Эта операционная система была изобретена в 1969 году Кеннетом Томпсоном и Деннисом Ричи. UNIX была одной из первых операционных систем для компьютеров, написанной на языке C. В конце концов, появилось много разных версий UNIX.
UNIX стала ведущей операционной системой для рабочих станций, но не пользовалась большой популярностью на рынке ПК.
Преимущества и недостатки
Прибытие транзистора
Транзистор был изобретен в 1947 году. Он выполнял те же основные функции, что и электронная лампа, функционируя как электронный переключатель, который мог быть включен или выключен.
Однако по сравнению с электронными лампами у транзисторов было много преимуществ: они были меньше, имели более высокую скорость работы и требовали меньше энергии, поэтому выделяли меньше тепла. Они не имели нитей и не требовали чрезмерного охлаждения.
Изначально были доступны только германиевые транзисторы. Проблемы с надежностью этих ранних транзисторов возникли из-за того, что средняя наработка на отказ составляла около 90 минут. Это улучшилось после того, как стали доступны более надежные транзисторы с биполярным переходом.
Они уже заменили электронные лампы в компьютерах в конце 1950-х годов.
Закон Мура
Реализация этих компьютеров также соответствовала закону Мура, раскрытому в 1965 году.
В этом законе говорилось, что из-за того, что размер транзистора так быстро уменьшался, в течение следующих десяти лет количество транзисторов, которые могут уместиться на новых микрочипах, будет удваиваться каждые два года. Через десять лет, в 1975 году, этот экспоненциальный рост был скорректирован на каждые пять лет.
В третьем поколении процессор был построен с использованием множества интегральных схем. В четвертом поколении весь процессор мог быть размещен на одном кремниевом чипе, размер которого был меньше почтовой марки.
Сегодня почти все электронные устройства используют какой-либо тип интегральной схемы, размещенной на печатных платах.
Недостатки
- Компьютеры использовались только для определенных целей.
- Еще требовалась система охлаждения. Компьютеры требовалось разместить в местах с кондиционированием воздуха.
- Также требовалось постоянное обслуживание.
- Массовое коммерческое производство было затруднительным.
- Перфокарты по-прежнему использовались для ввода инструкций и данных.
- Они по-прежнему были дорогими и не универсальными.
Интегральная схема
Это схема, состоящая из большого количества электронных компонентов, размещенных на одном кремниевом кристалле посредством фотолитографического процесса.
Впервые он был разработан в 1959 году Джеком Килби из Texas Instrument и Робертом Нойсом из Fairchild Corporation независимо друг от друга. Это было важное изобретение в области информатики.
Килби построил свою интегральную схему на германии, а Нойс построил ее на кремниевом кристалле. Первая интегральная схема была использована в 1961 году.
язык ассемблера
Компьютеры второго поколения перешли с машинного языка на ассемблер, что позволило программистам описывать инструкции словами. Программирование коротких кодов заменило длинные и сложные двоичные коды.
Язык ассемблера был намного проще в использовании по сравнению с машинным языком, поскольку программисту не нужно было помнить о выполняемых операциях.
- Память на магнитном сердечнике
Помимо транзистора, еще одним изобретением, которое повлияло на развитие компьютеров второго поколения, была память на магнитных сердечниках.
В качестве первичной памяти использовалась память на магнитном сердечнике. Объем оперативной памяти увеличился с 4 КБ до 32 КБ, что позволило компьютеру хранить больше данных и инструкций.
Прорыв для бизнеса
Электронная лампа была намного хуже транзистора. Благодаря этой замене компьютеры стали надежнее, меньше и быстрее своих предшественников. Уменьшился не только размер компьютера, но и уровень энергопотребления. С другой стороны, повысилась эффективность и надежность.
В дополнение к транзисторам, которые сделали их меньше, в этом поколении компьютеров также были внешние компоненты, такие как принтеры и гибкие диски. Кроме того, в них были другие элементы, такие как операционные системы и программы.
Таким образом, в начале 1960-х годов в новой сфере бизнеса начали появляться компьютеры второго поколения, которые можно было использовать для печати счетов-фактур, разработки дизайна продуктов, расчета заработной платы и т. Д.
Поэтому неудивительно, что почти все крупные коммерческие компании в 1965 году использовали компьютеры для обработки своей финансовой информации.
Использование энергии
Электроэнергия, необходимая для работы компьютеров, была ниже. Тепло выделялось, хотя и немного меньше, поэтому кондиционер все равно требовался.
IBM 1401
Этот компьютер, который был представлен публике в 1965 году, был самым широко используемым компьютером второго поколения в отрасли. Он захватил практически треть мирового рынка. В период с 1960 по 1964 год IBM установила более 10 1401 экземпляра.
У IBM 1401 не было операционной системы. Вместо этого он использовал специальный язык, называемый системой символического программирования, для создания программ.
В дополнение к IBM 1401, другие компьютеры, произведенные IBM, такие как IBM 700, 7070, 7080, 1400 и 1600, также были компьютерами второго поколения.
На чем основано устройство, структурная схема
В компьютерах на базе микросхем появился процессор – объединенные в общий блок устройство управления и арифметико-логическое устройство. Процессор мог содержать несколько АЛУ, каждое из которых отвечало за отдельную функцию. Также в едином блоке могло быть несколько устройств управления: центральное и периферийные для управления конкретными отделами ЭВМ. Вычислительные устройства с несколькими процессорами выполняли несколько задач параллельно.
Оперативная память в машинах рассматриваемого периода делилась на блоки с автономным управлением. Развитие внутренних запоминающих устройств создало предпосылки к введению кэширования памяти. Возрастает объем внешней памяти. В 1773 году компания IBM первые выпустила жесткий диск в качестве внешнего носителя информации.
Применение аэродинамической силы при записи информации увеличило плотность записи. Емкость несменного носителя возросла до 30 Мбайт.
Накопитель был герметичным – это защищало рабочие поверхности дисков от пыли и грязи, что позволяло размещать головки очень близко к магнитной поверхности диска. Впервые был применен принцип аэродинамической магнитной головки, которая буквально парила над вращающейся поверхностью жесткого диска под действием аэродинамической силы.
В ЭВМ третьего периода появились клавиатура, плазменные и графические панели, дисплеи со световым карандашом и другие системы ввода информации.
Процессоры стали работать одновременно с вводом-выводом данных. Это осуществлялась посредством контроллера мультиплексного канала.
УВВ – устройство ввода-вывода;
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;
АЛУ – арифметико-логическое устройство;
УУ – устройство управления;
МК – контроллер мультиплексного канала;
СК – контроллер селекторного канала;
ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.
В второе поколение компьютеров это относится к эволюционной фазе технологии, которая использовалась в период между 1956 и 1963 годами. На этом этапе транзисторы заменили электронные лампы, эта замена знаменует начало этого поколения компьютеров.
Это поколение начало стучаться в дверь по мере развития разработок и усиления коммерческого интереса к компьютерным технологиям в середине 1950-х годов. Таким образом было представлено второе поколение компьютерных технологий, основанных не на электронных лампах, а на транзисторах.
В 1956 году вместо электронных ламп в компьютерах в качестве компонентов электронной обработки стали использоваться транзисторы, что положило начало развитию компьютеров второго поколения.
Транзистор был намного меньше по размеру, чем электронная лампа. Поскольку размер электронных компонентов был уменьшен, переход от вакуумной лампы к транзистору, размер компьютеров также уменьшился и стал намного меньше, чем у предыдущих компьютеров.
Место хранения
Объем памяти был больше, и можно было хранить сотни тысяч символов, ранее только десятки тысяч. Полупроводниковая память, такая как RAM и ROM, использовалась в качестве первичной памяти.
В качестве носителей использовались внешние диски, чей характер доступа к данным был случайным, с большой емкостью памяти в миллионы символов.
Преимущество
- Основным преимуществом интегральных схем был не только их небольшой размер, но и их производительность и надежность, превосходящие предыдущие схемы. Энергопотребление было намного ниже.
- У компьютеров этого поколения была более высокая скорость вычислений. Благодаря своей скорости вычислений они были очень продуктивными. Они могли вычислять данные за наносекунды
- Компьютеры были меньше по размеру по сравнению с предыдущими поколениями. Поэтому их было легко транспортировать из одного места в другое из-за их меньшего размера. Их можно было установить очень легко, и для их установки требовалось меньше места.
- Они выделяли меньше тепла по сравнению с двумя предыдущими поколениями компьютеров. Был запущен внутренний вентилятор для отвода тепла, чтобы избежать повреждений.
- Они были намного надежнее и поэтому требовали менее частого технического обслуживания. Поэтому стоимость обслуживания была низкой.
- Менее дорогой. Значительно увеличилось коммерческое производство.
- У них была большая емкость для хранения.
- Его использовали для общих целей.
- Мышь и клавиатура стали использоваться для ввода команд и данных.
- Их можно было использовать с языками высокого уровня.
Оборудование
Это поколение положило начало концепции «семейства компьютеров», которая поставила перед производителями задачу создавать компьютерные компоненты, совместимые с другими системами.
Заметно улучшилось взаимодействие с компьютерами. Появились видеотерминалы для вывода данных, заменившие принтеры.
Клавиатуры использовались для ввода данных вместо того, чтобы печатать перфокарты. Были введены новые операционные системы для автоматической обработки, а также для множественного программирования.
Что касается хранения, то для вспомогательных клемм магнитные диски начали заменять магнитные ленты.
Улучшенное программное обеспечение
- Продолжалась разработка языков программирования высокого уровня. Для разработки программ используются языки высокого уровня, такие как FORTAN, BASIC и другие.
- Возможность делать многозадачность и многопроцессорность. Возможность одновременного выполнения нескольких операций была развита путем установки мультипрограммирования.
2 этап (1953-1958)
Со временем лампы в ЭВМ заменили полупроводники. Новые аппараты использовались для решения научно-технических задач и управления производственным процессом: в промышленности, банковских и других учреждениях, где требовалось выполнять много рутинных вычислений.
В качестве полупроводников использовались:
- диоды;
- биполярные транзисторы;
- ферриторвые микротрансформаторы.
Полупроводники существенно снизили размеры и потребляемую мощность электронно-вычислительной техники, так как одна единица заменяла целых 40 ламп. Увеличилась скорость выполняемых операций — до нескольких десятков тысяч в секунду. Новая техника стала дешевле, расширив круг пользователей, что заставило задуматься над программной совместимостью.
В 1957 году в корпорации IBM под руководством Джона Бэкуса был создан первый универсальный язык программирования высокого уровня — Фортран (FORTRAN). Позже появились Алгол и Кобол.
Появились процессоры ввода-вывода, благодаря чему ЦП была освобождена от управления этими операциями. Для эффективного управления ресурсами ЭВМ стали использоваться операционные системы (ОС).
Именно в этот период университеты ввели обучение профессии специалиста по информатике.
Сколько поколений ЭВМ существует
На сегодняшний день выделяют пять поколений ЭВМ. Для наглядности основные различия между ними представлены в таблице.
Оптические (фотонные) компьютеры. Гипотетические устройства, производящие вычисления с помощью фотонов. Фотоны в 10 раз быстрее электрических сигналов, поэтому оптические компьютеры должны получиться сверхскоростными. Сегодня человечество пользуется компьютерами четвертого поколения.
Пятое поколение ЭВМ — понятие весьма условное. Считается, что пока его не существует — для создания новейших компьютеров необходимо появление принципиально иной элементной базы. Работы активно ведутся по нескольким направлениям:
- Квантовые компьютеры. Позволят вести несколько вычислений параллельно за счет того, что в квантовом состоянии каждый бит может быть одновременно и нулем, и единицей.
- Нейрокомпьютеры. По аналогии с работой человеческого мозга, искусственные нейронные сети компьютера будут обеспечивать высокую скорость вычислений и самообучение системы.
Компьютеры пятого поколения существуют лишь в проекте — на сегодняшний день в их разработке не преуспела ни одна страна.
Краткая история развития вычислительной техники
В истории ЭВМ принято выделять несколько условных этапов, каждый из которых был связан с появлением принципиально новых электронно-вычислительных машин.
С началом Второй мировой войны в разных странах запустились проекты по развитию ЭВМ. В Германии в 1938 году инженер Конрад Цузе на основе механических арифмометров создал первую вычислительную машину Z1.
Позже появились усовершенствованные версии Z2, Z3 и Z4 — их назначением было выполнение расчетов при проектировании уранового атомного реактора, а также баллистического ракетного оружия и военных самолетов.
В 1944 году Говард Эйкен, американский инженер, усовершенствовал немецкие изобретения, добавив к ним электромеханическое реле — механические детали машины стали перемещаться при помощи электромагнитного сигнала. Американская машина «Mark I» предназначалась для баллистических расчетов — на одно вычисление уходило всего пять секунд.
Электромеханические реле — элементы, в которых электрический сигнал вызывает механическое перемещение подвижных частей, что приводит к замыканию или размыканию исполнительных контактов.
В 1946 американцы Джон Мокли и Джон Эккерт заменили механическое реле на вакуумные лампы, увеличив скорость работы вычислительной техники в 1000 раз. Так появился калькулятор ЭНИАК (ENIAC) с автоматическим вводом данных с перфокарт — первый компьютер, который можно было перепрограммировать для других задач. Машина весила почти 30 тонн и была сложной в обслуживании, тем не менее ENIAC дал принципиально новый толчок развитию компьютерной техники.
Термин «жучки», или «баги» (англ. bugs), то есть сбои в работе компьютеров, связан с ЭНИАК. Частой причиной его поломок были мотыльки, которых привлекал свет: они залетали внутрь аппарата и вызывали короткое замыкание.
В 1951 году американцы начали серийное производство UNIVAC I (аббревиатура от UNIVersal Automatic Computer I) — универсальных автоматических компьютеров для правительственных учреждений, университетов и частных корпораций. Весили машины 13 тонн.
СССР вел собственные разработки ЭВМ. В 1950-х годах академик С. А. Лебедев спроектировал быстродействующие МЭСМ и БЭСМ (малая и большая электронно-счетные машины), которые выполняли 3000 оп/мин. и 8000 оп/с соответственно.
КОБОЛ
Это второй старейший язык программирования высокого уровня. Создан в 1961 году. Особенно популярен для бизнес-приложений, работающих на больших компьютерах. Это был самый используемый язык программирования в мире.
Достоинства и недостатки
К положительным показателям ЭВМ второго типа относятся:
- габариты: если ламповые устройства занимали целые здания, то транзисторные машины были чуть выше человеческого роста;
- скорость работы возросла до 500 тыс. операций в секунду;
- оперативная память достигала 32 Килобайт;
- появление новой профессии – оператор ЭВМ;
- создание языков программирования и первых операционных систем;
- относительно низкая цена: компьютеры стали доступны для вузов.
Из недостатков стоит отметить несовместимость программного обеспечения на разных моделях вычислительных машин.
4 этап (1970-1980)
70-е годы ознаменовались работами по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС), умещавших на одном кристалле целые десятки тысяч элементов.
Изобретение БИС и СБИС привело к значительному уменьшению габаритов и стоимости техники и увеличению производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту.
В начале 70-х компания Intel выпустила микропроцессор i4004 — так появились микропроцессорные ЭВМ.
Микропроцессоры — программные управляемые устройства для обработки информации. Они способны реализовать все функции процессора на одном-единственном кристалле, в то время как процессорам старых типов требуется большое количество микросхем.
В 1976 году сотрудники компании Hewlett-Packard — Стив Джобс и Стефан Возняк — создали первый персональный компьютер, предназначенный для работы в однопользовательском режиме. Изобретение было названо «Apple», а годом позже Джобс зарегистрировал компанию с тем же именем и начал серийное производство персональных компьютеров.
Популярность персональных компьютеров сделала невыгодным производство больших электронно-вычислительных машин, поэтому IBM отказалась от них и вслед за Apple занялась выпуском ПК.
Интегральная схема
В этом поколении компьютеров в качестве основного электронного компонента использовались интегральные схемы. Развитие интегральных схем дало начало новой области микроэлектроники.
С помощью интегральной схемы стремились решить сложные процедуры, использованные при проектировании транзистора. Подключение конденсаторов и диодов к транзисторам вручную занимало много времени и было не совсем надежно.
Помимо снижения стоимости, размещение нескольких транзисторов на одном кристалле значительно увеличило скорость и производительность любого компьютера.
Компоненты интегральной схемы могут быть гибридными или монолитными. Гибридная интегральная схема - это когда транзистор и диод размещаются отдельно, а монолитная - это когда транзистор и диод размещаются вместе на одной микросхеме.
Исходная программа
Программа, написанная на языке высокого уровня, называется исходной программой. Это элемент, который программист вводит в компьютер для получения результатов.
Исходная программа должна быть преобразована в объектную программу, которая является языком нулей и единиц, понятным компьютеру. Это выполняется промежуточной программой, называемой компилятором. Компилятор зависит как от языка, так и от используемого компьютера.
Языки высокого уровня
Это поколение ознаменовало широкое использование языков высокого уровня. Языки высокого уровня были разработаны для создания программного обеспечения, упрощающего программирование и настройку компьютеров.
Эти машины второго поколения были запрограммированы на таких языках, как COBOL и FORTRAN, и использовались для широкого круга коммерческих и научных задач.
Язык FORTRAN использовался в научных целях, а язык COBOL - в коммерческих. Также были улучшения системного программного обеспечения.
Кроме того, программа, хранящаяся в компьютере второго поколения, обеспечивала большую гибкость, чтобы повысить производительность этих компьютеров.
Почти на каждом компьютере была своя уникальная операционная система, язык программирования и прикладное программное обеспечение.
Помимо разработки программного обеспечения для операционных систем, на прилавки появятся и другие бизнес-приложения.
программного обеспечения
Рекомендуемые компьютеры
Скорость
Скорость обработки увеличена в пять раз. Это было измерено в микросекундах.
Используемая технология
Транзисторы были заменены на интегральную схему в своих электронных схемах. Интегральная схема представляла собой единый компонент, содержащий большое количество транзисторов.
Происхождение и история второго поколения
Скорость обработки
Благодаря использованию интегральных схем компьютеры стали работать быстрее и точнее.
Его скорость была почти в 10 000 раз выше, чем у компьютеров первого поколения.
Чем обусловлено появление
Причина появления транзисторных вычислительных устройств – изжитие электронных ламп в качестве элементной базы компьютеров, а именно:
- Нить накаливания лампы перегорала спустя 10 тыс. часов, что сказывалось на надежности работы вычислительного аппарата. Для сравнения: транзисторы превосходили срок службы ламп в тысячи раз.
- Ламповые ЭВМ неэффективно тратили энергию: около 75% потребляемого питания расходовалось на тепловые потери. Требовались дополнительные средства на системы охлаждения. Диоды и транзисторы тратили меньше энергии и меньше нагревались.
- Триоды были на порядок миниатюрнее электронных ламп. Это позволяло экономить пространство.
- Радиолампы уступали по прочности транзисторам, поэтому их установка не поддавалась автоматизации. Монтаж триодов был автоматизированным.
Изобретения и их авторы
FORTRAN
Его создание возглавил Джон Бэкус для IBM в 1957 году. Он считается старейшим языком программирования высокого уровня.
Недостатки
- Требовалось еще наличие кондиционера.
- Технология, необходимая для изготовления микросхем интегральных схем, была очень сложной.
Электронно-вычислительные машины II поколения относят к 1955–1964 гг. Разработчики перешли от ламп накаливания к полупроводникам. Основой компьютеров данного периода стали транзисторы в качестве элементной базы. Замена радиоламп на триоды и диоды улучшила характеристики ЭВМ:
- уменьшились размеры вычислительной техники;
- устройства стали надежнее;
- новые аппараты были менее энергозатратными;
- быстродействие транзисторных машин возросло до сотен тысяч операций в секунду;
- объем внутренних запоминающих устройств вырос в сотни раз;
- появилась возможность создания информационно-справочных и поисковых систем.
Первыми о разработке полупроводникового устройства объявили американские ученые. В 1954 году Джин Говард Фелкер из компании Bell Labs создал машину под названием TRADIC на 800 транзисторах и 11 000 германиевых диодах. В 1958 году инженеры данной компании выпустили компьютер «Philco-2000», состоящий из 56 000 транзисторов и 1200 диодов. Хотя разработчики утверждали, что это полностью полупроводниковое устройство, в его составе было 450 электронных ламп.
Наряду с США в 1958 году транзисторные компьютеры выпустила Англия, Германия и Япония. В 1960 году вычислительная техника на полупроводниках появилась во Франции, Италии и СССР. В Советском Союзе над построением машины «Раздан-2» работала группа ученых под руководством Ефима Брусиловского. Серийный выпуск советского аппарата начали в 1961 году.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Второе поколение ЭВМ также включало в себя компьютеры на параметронах и магнитных элементах. В СССР во главе с Николаем Брусенцовым появилось устройство «Сетунь». Особенностью данной ЭВМ была работа в троичной системе счисления.
Скачок в компьютерной науке совершили американские инженеры, разработавшие в 1960 году систему «Stretch». Ученые добились увеличения скорости работы ЭВМ в 100 раз благодаря 169 тыс. дрейфовым транзисторам с тактовой частотой переключения в 100 МГц.
Важным событием в развитии вычислительной техники II поколения стали английские компьютеры «Atlas», созданные в 1961 году. Впервые в них применялись принципы виртуальной памяти.
В 1961 году американская фирма Control Data разработала проект вычислительной машины с многопроцессорной обработкой: большое количество арифметико-логических устройств с 10 периферийными процессорами. Такое решение позволило аппарату совершать более 3 млн операций в секунду.
В СССР технология машины «Раздан-2» применялась в порядка 30 последующих моделях. Завод им. С. Орджоникидзе в Минске выпустил компьютер «Минск-2», а затем модифицированные «Минск-22», «Минск-22М», «Минск-23» «Минск-32». Белорусские устройства получили применение в автоматизации различных отраслей народного хозяйства.
В Советском Союзе под руководством Виктора Глушкова созданы малые агрегаты «Проминь» (1962 г.), «Мир» и «Мир-1» (1965 г.), «Мир-2» (1969 г.). Эти изобретения применялись в научно-исследовательской деятельности.
В 1964 году в Пензе во главе с Баширом Рамеевым выпущена ЭВМ «Урал», модифицированная в 1965 году в «Урал-11» и в 1967 году в «Урал-16». Техника серии «Урал» обладала стандартизированной системой связи с периферийными устройствами.
Параллельно с созданием транзисторных компьютеров ученые разрабатывали языки программирования для удобства при наборе программ. К первым из таких языков относятся АЛГОЛ, созданный разработчиками Ассоциации по вычислительной технике США.
Оборудование
Эти компьютеры были революционными в технологическом отношении. Однако, поскольку они собирались вручную, они по-прежнему были настолько дорогими, что только крупные организации могли их себе позволить.
Аппаратное обеспечение второго поколения помогло корпорациям снизить стоимость хранения и обработки документации, но системы были очень дороги в покупке или аренде, сложны в программировании и трудоемки в эксплуатации, по крайней мере, по сегодняшним стандартам.
Учитывая эти затраты, только отделы обработки данных крупных корпораций и государственных организаций могли позволить себе их установку.
IBM 360
IBM изобрела этот компьютер в 1964 году. Он использовался в коммерческих и научных целях. IBM потратила около 5 миллиардов долларов на разработку System 360.
Это был не просто новый компьютер, а новый подход к компьютерному дизайну. Введена такая же архитектура для семейства устройств.
Другими словами, программа, предназначенная для работы на одной машине этого семейства, может также работать на всех остальных.
Изобретения и их авторы
Другие устройства
В этом поколении стали использоваться клавиатуры и видеомониторы. Первый стилус использовался как устройство ввода для рисования на экране монитора. С другой стороны, вошел в употребление высокоскоростной принтер.
Было введено использование магнитных лент и дисков в качестве вторичной памяти для постоянного хранения данных, которые заменили карты в компьютере.
программного обеспечения
Происхождение и история третьего поколения
Транзисторы были огромным улучшением по сравнению с электронными лампами, но они по-прежнему выделяли много тепла, вызывая повреждение частей компьютера. Эта ситуация разрешилась с появлением кварца.
Транзисторы были уменьшены в размерах, чтобы их можно было разместить на кремниевых полупроводниках, также обычно называемых чипами. Таким образом, транзисторы были заменены интегральной схемой или микросхемой. Ученым удалось разместить на одном кристалле множество компонентов.
В результате компьютер становился все меньше и меньше по мере того, как все больше компонентов помещалось в один чип. Они также смогли увеличить скорость и эффективность компьютеров третьего поколения.
Чем обусловлено появление
С развитием авиации и космической техники возрастала потребность в более надежных и компактных компьютерах. Усовершенствование ЭВМ было возможным посредством изобретения новых технологий. Разработка интегральных схем американцами Джеком Килби и Робертом Нойсом позволила сделать скачок в развитии компьютерных технологий. Благодаря микросхемам техника III поколения стала производительней, надежней и миниатюрней.
Характеристики компьютеров второго поколения
Главной особенностью было использование схемотехники, в которой для построения базовых логических схем использовались транзисторы вместо электронных ламп.
Однако, хотя транзистор представлял собой большое улучшение по сравнению с вакуумной лампой, эти компьютеры по-прежнему полагались на перфокарты для ввода инструкций, распечатки для вывода данных и по-прежнему генерировали определенное количество тепла.
Языки высокого уровня
Хотя языки ассемблера оказались очень полезными в программировании, продолжались поиски лучших языков, которые были бы ближе к обычному английскому.
Это сделало обычного пользователя достаточно знакомым с компьютером, что стало главной причиной стремительного роста компьютерной индустрии. Эти языки были названы языками высокого уровня.
Языки третьего поколения носили процедурный характер. Поэтому они также известны как процедурно-ориентированные языки. Процедуры требуют, чтобы вы знали, как будет решена проблема.
Каждый язык высокого уровня был разработан для удовлетворения некоторых основных требований для определенного типа задач.
Пользователь мог использовать различные языки высокого уровня: FORTRAN, COBOL, BASIC, PASCAL, PL-1 и многие другие.
В каком поколении ЭВМ появился монитор
Появление первого компьютерного монитора пришлось на второе поколение ЭВМ. Честь изобретения принадлежит американской компании IBMВ, которая в 1964 году выпустила коммерческую дисплейную станцию IBM-2250 — она использовалась в машинах серии System/360. Модель имела векторный монохромный дисплей размерами 12х12 дюймов, с разрешением 1024 на 1024 точки и частотой обновления 40 Гц.
Качество изображения на первом мониторе разительно отличалось от современных компьютеров: чтобы увеличить производительность, символы, цифры и буквы на экране были разделены на отдельные отрезки и максимально упрощены.
За форматирование символов на экране отвечали специальные подпрограммы, заложенные в память дисплейной станции IBM-2250. Центральному процессору ЭВМ достаточно было указать, какие символы, в каком порядке и где вывести на экране, а расчет отображаемой картинки и управление катодным лучом производились в самой дисплейной станции, что существенно разгружало компьютер.
Использование программного обеспечения
- Для программирования компьютеры могут использовать языки вплоть до языков высокого уровня, чтобы заменить сложный машинный язык, трудный для понимания.
- Процессы, выполняемые компьютерами с операционными системами, ускоряются и достигают миллионов операций в секунду.
- Компьютеры были ориентированы не только на инженерные приложения, но и на коммерческие.
- Введены язык ассемблера и программное обеспечение операционной системы.
PDP
Это название компьютера, производимого DEC (Digital Equipment Corporation), основанной Кеном Олсеном, Стэном Олсеном и Харланом Андерсоном.
В 1959 году была продемонстрирована ПДП-1. Четыре года спустя компания DEC начала продавать PDP-5, а затем в 1964 году PDP-8.
PDP-8, который был мини-компьютером, был полезен для обработки этих данных и был довольно успешным на рынке.
3 этап (1959-1970)
На смену транзисторам пришли гибридные интегральные микросхемы. Технологию предложил Джек Килби, американский электротехник и нобелевский лауреат по физике. В этом же году Роберт Нойс создал монолитную интегральную схему.
Интегральные микросхемы позволяли разместить десятки элементов на пластине площадью в несколько сантиметров. Благодаря этому повысилась производительность, значительно уменьшились размеры и стоимость электронно-вычислительных машин.
Увеличение мощности позволило использовать на одной ЭВМ несколько программ одновременно — для этого были расширены функции операционной системы.
Также велись активные работы в сфере программирования. Создавались:
- теоретические основы программирования;
- разные виды компиляторов;
- базы данных;
- операционные системы;
- пакеты прикладных программ, предназначенных для различных областей жизни;
- семейства ЭВМ, то есть машины, совместимые между собой на аппаратном и программном уровнях.
Первыми семействами ЭВМ стали американская IBM System 360 и ее советский аналог ЕС ЭВМ — они применялись для решения проектных задач.
IBM 360
Третье поколение началось с появления семейства компьютеров IBM 360. Это была, возможно, самая важная машина, построенная в тот период.
У больших моделей было до 8 Мбайт оперативной памяти. Наименьшей емкостью была модель 20 с объемом памяти всего 4 Кбайт.
IBM поставила четырнадцать моделей компьютеров этой серии, включая редкие модели для НАСА.
Один член этого семейства, Model 50, мог выполнять 500 000 сумм в секунду. Этот компьютер был примерно в 263 раза быстрее, чем ENIAC.
Это был довольно успешный компьютер на рынке, поскольку он позволял выбирать между различными типами настроек. Однако все компьютеры серии IBM 360 использовали один и тот же набор инструкций.
PDP-8
Он был разработан в 1965 году компанией DEC. Это был коммерчески успешный миникомпьютер. В то время эти компьютеры были самыми продаваемыми компьютерами в истории. Они были доступны в настольных моделях и в креплениях на шасси.
У него был меньший набор инструкций. Он использовал 12 бит для размера слова.
У них было несколько характеристик, таких как низкая стоимость, простота и возможность расширения. Дизайн этих компьютеров облегчил программирование для программистов.
Пятый этап (1980 - настоящее время)
Аппараты предыдущих поколений совершенствовались за счет увеличения количества элементов на единице площади. Следующее поколение ЭВМ должно быть ориентировано на распределенные вычисления (взаимодействие огромного числа процессоров) и имитировать человеческое мышление. Но добиться этого пока не удалось.
В 80-х годах Япония приступила к созданию компьютеров нового типа. Их основной принцип — параллельные вычисления, многопроцессорность и переход от процедурных языков программирования к логическим, чтобы сделать программы самообучаемыми и создать искусственный интеллект. Проект закончился провалом. Не лучше успехи были в СССР, создавшем многопроцессорный аппарат под названием «Марс».
Оказалось, что использование параллельной работы процессоров почти не увеличивает производительность. Логические языки программирования тоже не оправдали ожиданий, так как для создания самообучаемых программ все равно требовали стандартных процедурных ходов.
Тем не менее, появление параллельных вычислений можно считать большим прогрессом в эволюции ЭВМ.
В 1990-х началось активное развитие облачных технологий — этому способствовало значительное увеличение пропускной способности интернета.
Начало XXI века стало эрой мобильных устройств — смартфонов и сотовых телефонов.
Активно развивается робототехника. В 80-х годах роботы начали использоваться на производстве. Сегодня они находят применение в разных сферах: обслуживании, медицине, на потоковых линиях, опасном производстве, в военной технике.
Транзисторы
Подобно электронным лампам, транзисторы представляют собой электронные переключатели или затворы, которые используются для усиления или управления током, а также для включения и выключения электрических сигналов. Их называют полупроводниками, потому что они содержат элементы, которые находятся между проводниками и изоляторами.
Транзисторы - это базовые компоненты любого микрочипа. Они также более надежны и энергоэффективны, а также способны лучше и быстрее проводить электричество.
Транзистор имел намного лучшие характеристики из-за своего крошечного размера, а также более низкого энергопотребления и меньшего тепловыделения.
Транзистор передает электрические сигналы через резистор. Это было очень надежно по сравнению с электронными лампами.
Размер компьютеров
Физический размер компьютера второго поколения был намного меньше, чем у предыдущих компьютеров.
Паскаль
Этот язык назван в честь Блеза Паскаля, французского математика 17 века, который построил одну из первых механических счетных машин. Впервые он был разработан как учебное пособие.
Никлаус Вирт разработал этот язык программирования в конце 1960-х гг. Паскаль - это язык с высокой структурой.
Интегральная схема
В третьем поколении основным флагманом стала технология интегральных схем или микроэлектроники.
Джек Килби из Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor были первыми, кто разработал идею интегральной схемы в 1959 году.
Интегральная схема - это уникальное устройство, которое содержит внутри большое количество транзисторов, регистров и конденсаторов, которые собраны в едином тонком куске кремния.
Первая интегральная схема содержала всего шесть транзисторов. Становится трудно сравнивать с используемыми сегодня интегральными схемами, которые содержат до сотен миллионов транзисторов. Необычайное развитие менее чем за полвека.
Поэтому нельзя отрицать, что размер компьютера становился все меньше и меньше. Компьютеры этого поколения были маленькими, недорогими, с большой памятью и очень высокой скоростью обработки.
Лучшие компьютеры
С помощью транзисторов компьютеры могут содержать до десятков тысяч двоичных логических схем в плотном пространстве.
Первый транзисторный компьютер был построен в Манчестерском университете и заработал в 1953 году. Вторая версия была завершена там в 1955 году. В более поздних машинах использовалось около 200 транзисторов.
Эти машины были меньше, надежнее и быстрее машин первого поколения. Однако они занимали несколько шкафов и были настолько дорогими, что только крупные корпорации могли их себе позволить.
Место хранения
- Принята разработка магнитного сердечника, так что объем основной памяти был больше, чем в компьютерах первого поколения.
- Увеличена емкость хранения и использование компьютеров.
- Есть поддержка внешнего хранилища, в виде магнитных лент и магнитных дисков.
Благодаря чему происходит смена поколений ЭВМ
Смена поколений электронно-вычислительных машин связана с несколькими факторами:
- совершенствованием элементной базы;
- технологическим прогрессом (ростом производительности, увеличением объема памяти);
- изменениями в архитектуре, расширением круга задач, решаемых ЭВМ;
- изменением способа взаимодействия между пользователем и ЭВМ.
Смена поколений ЭВМ обусловлена углублением знаний о мире и постоянным развитием научных технологий. Но, пожалуй, ее главной движущей силой является то, что человек постоянно совершенствуется, его потребности растут, а желание упростить свою жизнь и сделать ее максимально комфортной становится все сильнее. Если первая вычислительная техника освобождала людей от простых, но рутинных обязанностей, то сегодня от компьютеров требуется гораздо больше: они выполняют самые разные функции — от развлекательных и информационных до коммуникативных. А с развитием искусственного интеллекта человек сможет переложить на машины даже мыслительный процесс и необходимость принятия рациональных решений.
Третье поколение электронных вычислительных машин датируется 1965–1975 гг. Элементной базой компьютеров данного периода стали интегральные схемы.
Интегральная схема – это электронная схема, смонтированная на крошечной пластине из полупроводникового материала. На микросхеме площадью меньше 1 см 2 располагались сотни элементов.
Вместе с серийным выпуском интегральных схем в 1961 году американская компания «Texas Instruments» разработала тестовую модель ЭВМ на микросхемах. Характеристики экспериментального устройства были следующими:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
- производительность – 15 команд;
- одноадресность;
- тактовая частота в 100 КГц;
- объем памяти – 30 чисел;
- потребляемая мощность – 16 Вт;
- вес компьютера – 585 г;
- площадь – 100 см 2 .
В 1964 году американская фирма IBM одной из первых начала производство серии ЭВМ «System – 360» на интегральных схемах. Модели этого семейства были ориентированы на выполнение экономических расчетов и решение логических задач. Компьютеры серии отличались друг от друга объемом оперативных запоминающих устройств и количеством выполняемых операций. Архитектура «System – 360» была настолько удачной, что последующие машины создавались на основе устройств этого семейства.
В 1965 году в США фирма Digital Equipment Corporation создала мини-компьютер PDP8. Относительно ЭВМ того периода устройство размером с современный холодильник казалось миниатюрным. Проект имел коммерческий успех – производители продали порядка 50 тыс. экземпляров компьютеров PDP8. Аналоги данной системы существовали повсеместно. Разработки по американскому прототипу в СССР назывались Электроника-100, Саратов-2.
Самостоятельная разработка СССР вышла в 1970 году. В машине, получившей название «Наири-3», использовался математический и машинный языки.
В 1971 году Советский Союз выпустил первые модели Единой системы ЭВМ на архитектуре IBM 360. Быстродействие этих аппаратов достигало 350 тыс. операций в секунду. С развитием компьютерных технологий производительность компьютеров ЕС увеличилась до десятков миллионов операций в секунду. Но после распада СССР дальнейшие разработки остановились.
Наиболее производительной ЭВМ III периода считается ILLIAC 4. Созданный в 1972 году в США компьютер характеризовался конвейерной архитектурой. Отличительной особенностью 64-процессорной модели была производительность в 200 млн операций в секунду. ILLIAC 4 был способен решать системы уравнений частных производных.
Характеристики компьютеров третьего поколения
Эти компьютеры были очень надежными, быстрыми и точными, с более низкой стоимостью, хотя они все еще были относительно дорогими. Были уменьшены не только его размеры, но также потребляемая мощность и выработка тепла.
Пользователи могли взаимодействовать с компьютером через клавиатуры и мониторы для ввода и вывода данных, а также взаимодействовать с операционной системой, достигая интеграции аппаратного и программного обеспечения.
Достигается возможность связи с другими компьютерами, что способствует передаче данных.
Компьютеры использовались в расчетах переписи, а также в военных, банковских и промышленных приложениях.
Honeywell 6000
Различные типы моделей этой серии включают улучшенную функцию набора команд, которая добавляет к операциям десятичную арифметику.
ЦП в этих компьютерах работал с 32-битными словами. Модуль памяти содержал 128к слов. Система может поддерживать один или два модуля памяти максимум на 256 КБ. Они использовали различные операционные системы, такие как GCOS, Multics и CP-6.
Рекомендуемые компьютеры
- Языки высокого уровня
Преимущество
- Это были самые быстрые вычислительные устройства своего времени.
- Вместо машинного языка использовался ассемблер. Следовательно, их было легче программировать благодаря использованию этого языка.
- Они требовали гораздо меньше энергии для выполнения операций и не выделяли много тепла. Таким образом, они не стали такими горячими.
- Транзисторы уменьшили размер электронных компонентов.
- Компьютеры были меньше по размеру и обладали большей портативностью по сравнению с компьютерами первого поколения.
- Они использовали более быстрые периферийные устройства, такие как ленточные накопители, магнитные диски, принтеры и т. Д.
- Компьютеры второго поколения были надежнее. К тому же у них была лучшая точность расчетов.
- Они были дешевле.
- У них была лучшая скорость. Они могли вычислять данные за микросекунды.
- У них было более широкое коммерческое использование.
- Транзистор
Под руководством Уильяма Шокли, Джона Бардина и Уолтера Браттейна первый транзистор был изобретен в Bell Telephone Laboratories в конце 1940-х годов. За это изобретение они смогли получить Нобелевскую премию по физике в 1956 году.
Транзистор оказался жизнеспособной альтернативой электронной лампе. Его небольшие размеры, низкое тепловыделение, высокая надежность и низкое энергопотребление сделали возможным прорыв в миниатюризации сложных схем.
Это было устройство, состоящее из полупроводникового материала, которое использовалось для увеличения мощности входящих сигналов, сохраняя форму исходного сигнала, размыкая или замыкая цепь.
Он стал важным компонентом всех цифровых схем, включая компьютеры. Сегодня микропроцессоры содержат десятки миллионов транзисторов минимального размера.
UNIVAC III
Помимо замены компонентов электронных ламп на транзисторы, Univac III также был разработан с учетом совместимости с различными форматами данных.
Однако это повлияло на размер слова и набор инструкций, которые были разными, поэтому все программы пришлось переписывать.
В результате, вместо увеличения продаж UNIVAC, многие клиенты предпочли сменить поставщиков.
Читайте также: