План-конспект к уроку «Поколения ЭВМ»

Цели: рассмотреть историю развития ЭВМ, поколения ЭВМ, классификацию ЭВМ.

Ход урока:

I Орг. момент – обычный. Проверка готовности класса к уроку.

II. Актуализация

Устный опрос по теме предыдущего урока.

III Объяснение нового материала

Первое поколение ЭВМ

Резкий скачок в развитии вычислительной техники произошел в 40-х годах, Второй мировой войны, и связан он был с появлением качественно новых электронных устройств. Это были электронно-вакуумные лампы, возможно, вы их видели в старых радиоприемниках. Электрические схемы, построенные на этих лампах, работали значительно быстрее, чем схемы на электромеханических реле. Кроме того, значительно возросло быстродействие вычислительных машин. В результате релейные машины были очень быстро вытеснены более производительными и надежными электронными вычислительными машинами (ЭВМ). Применение ЭВМ значительно расширило круг решаемых задач. Стали доступны задачи, которые раньше просто не ставились, поскольку на арифмометрах они могли выполняться десятиле­тиями и веками.

Первая ЭВМ создавалась в 1943 - 46 гг. в США и называлась она ЭНИАК (ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Calculator - электронно-числовой интегратор и вычислитель). Эта машина содержала около 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических реле, причем ежемесячно выходило из строя около 2 тысяч ламп. У машины ЭНИАК, а также у других первых ЭВМ, был серьезный недостаток - исполняемая программа храни­лась не в памяти машины, а набиралась сложным образом с по­мощью внешних перемычек.,

В 1945 г. появилась знаменитая работа математика фон Неймана, в которой он сформулировал общие принципы работы универсальных вы­числительных устройств. Эти принципы, названные впоследствии «принципами фон Неймана», послужили созданию классической архитектуры ЭВМ. В основу построения ЭВМ был положен принцип программного управления с последовательным выполнением команд и принцип хранения в памяти исполняемой программы. Все последующие ЭВМ создавались с использованием принципов фон Неймана.

ЭВМ постоянно совершенствовались, благодаря чему к середине 50-х годов их быстродействие удалось повысить от нескольких сотен операций в секунду до не­скольких десятков тысяч операций в секунду. Однако, несмотря на это, элект­ронная лампа оставалась самым ненадежным элементом ЭВМ. Использование ламп стало тормозить дальнейший прогресс вычислительной техники.

Впоследствии на смену лампам пришли полупроводниковые приборы, тем самым завершился первый этап развития ЭВМ. Вычислительные машины этого этапа принято называть ЭВМ первого поколения. Однако деление различных ЭВМ на поколения может быть только условным, поскольку в одно и то же время выпускались машины разного уровня.

Характерными чертами ЭВМ первого поколения являются применение электронных ламп в цифровых схемах, большие габа­риты, а также трудоемкий процесс программирования.

Действительно, ЭВМ первого поколения размещались в больших машинных залах, потребляли много электроэнергии и требовали охлаждения с помощью мощных вентиляторов. Программы для этих ЭВМ нужно было составлять в ма­шинных кодах, и этим могли заниматься только специалисты, знающие в деталях устройство ЭВМ.

Второе поколение ЭВМ

Так сложилось, что разработчики ЭВМ никогда не знали покоя, поскольку вынуждены были вслед за прогрессом в электронной технике заменять элементы в вычислительных машинах на более новые и совершенные элементы. Когда в сере дине 50-х годов на смену электронным лампы пришли полупроводниковые приборы, начался перевод ЭВМ на полупроводники. Полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды) были, во-пер­вых, значительно компактнее своих ламповых предшественников. Во-вторых, они обладали значительно большим сроком службы. В-третьих, потребление энергии у ЭВМ на полупроводниках было существенно ниже. С внедрением цифровых элементов на полупровод­никовых приборах началось создание ЭВМ второго поколения.

ЭВМ второго поколения отличаются применением полупроводниковых элементов и использованием алгоритмических языков программирования.

Наиболее распространенными машинами второго поколения были «Эллиот» (Англия), «Сименс» (ФРГ), «Стретч» (США). В СССР были разработаны и широ­ко использовались «Раздан-2», серия машин «Минск», «Урал», «Наири», «Мир». Наиболее совершенной машиной этого поколения была БЭСМ-6, созданная коллективом академика С.А. Лебедева. Эта машина выполняла свыше 1 млн. операций в секунду.

Третье поколение ЭВМ

Очередная смена поколений ЭВМ произошла в конце 60-х годов при замене полупроводниковых приборов в устройствах ЭВМ на интегральные схемы. Интегральная схема, или, другими словами, микросхема - это небольшая пластинка кри­сталла кремния, на которой размещаются сотни и тысячи элементов: диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т.д. В 1968 г. был выпущен первый компьютер на интегральных схемах.

Применение интегральных схем позволило увеличить количество электронных элементов в ЭВМ без увеличения их реальных размеров. Быстродействие ЭВМ возросло до 10 миллионов операций в секунду. Кроме того, очень важно, что составлять программы для ЭВМ стало по силам простым пользователям, а не только специалистам-электронщикам.

Характерными чертами ЭВМ третьего поколения являются применение интегральных схем и возможность использования развитых языков программирования (языков высокого уровня).

В третьем поколении появились крупные серии ЭВМ, различающиеся своей производительностью и назначением. Это семейство больших и средних машин ЮМ 360/370, разработанных в США. В Советском Союзе и в странах СЭВ были созданы аналогичные серии машин: ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ, машины большие и средние), СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ) и «Электроника» (система микро-ЭВМ).

Четвертое поколение ЭВМ

По мере совершенствования микросхем увеличивалась их надежность и плот­ность размещенных в них элементов. Успехи в технологии производства инте­гральных схем привели к появлению ЭВМ следующего - четвертого поколения. В основе ЭВМ этого поколения лежат большие интегральные схемы (БИС). Слово «большая» означает не габариты самой схемы, а огромное количество элементов, которые она содержит. В этих схемах на один квадратный сантиметр приходится несколько десятков тысяч элементов.

Благодаря появлению БИС на одном крошечном кристалле кремния стало воз­можным разместить такую большую электронную схему, как процессор ЭВМ (о процессорах мы поговорим позже). Однокристальные процессоры впоследствии стали называть микропроцессорами. Первый микропроцессор был создан компа­нией Intel (США) в 1971 г. Это был 4-разрядный микропроцессор Intel 4004, кото­рый содержал 2250 транзисторов и выполнял 60 тыс. операций в секунду.

Микропроцессоры привели к появлению мини-ЭВМ, а затем и персональных компьютеров, то есть ЭВМ, ориентированных на одного пользователя. Началась эпоха персональных компьютеров (ПК), которая длится и по сей день. Однако было бы неправильным назвать четвертое поколение ЭВМ поколением только ПК. Кроме персональных компьютеров, существуют и другие, значительно более мощные компьютерные системы.

ЭВМ четвертого поколения характеризуются применением ми­кропроцессоров, построенных на больших интегральных схе­мах.

Влияние персональных компьютеров на представление людей о вычислительной технике оказалось настолько большим, что постепенно из обихода исчез термин вычислительной техники - ЭВМ, а слово «компьютер» прочно заняло его место.

Пятое поколение ЭВМ

Начиная с середины 90-х годов, в мощных компьютерах начинают применяться БИС супермасштаба, которые вмещают сотни тысяч элементов на квадратный сан­тиметр. Многие специалисты стали говорить о компьютерах пятого поколения.

Характерной чертой компьютеров пятого поколения должно быть использование искусственного интеллекта и естественных языков общения.

Предполагается, что вычислительные машины пятого поколения будут легко управляемы. Пользователь сможет голосом подавать машине команды.

Классификация компьютеров по функциональным возможностям

Основные параметры компьютеров

IV Домашнее задание

Знать характеристики поколений ЭВМ.