Классы вычислительных машин
 Скачать 278.5 Kb.
|
|
Занятие 2 Лекция 2 Тема: Классы вычислительных машин. Цель: рассмотреть историю развития вычислительных устройств, классификацию ЭВМ. План. История развития вычислительных устройств. Классификация ЭВМ. История развития вычислительных устройств В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты. Можно выделить общие тенденции развития компьютеров: Увеличение количества элементов на единицу площади. Уменьшение размеров. Увеличение скорости работы. Снижение стоимости. Развитие программных средств, с одной стороны, и упрощение, стандартизация аппаратных – с другой. Нулевое поколение. Механические вычислители П  редпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа. Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (1946-1955) Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду. Особенности: П  оскольку лампы имеют существенные размеры и их тысячи, то машины имели огромные размеры.Поскольку ламп много и они имеют свойство перегорать, то часто компьютер простаивал из-за поиска и замены вышедшей из строя лампы. Лампы выделяют большое количество тепла, следовательно, вычислительные машины требуют специальные мощные охладительные системы. Примеры компьютеров: Колоссус, Эниак, Эдсак, Whirlwind I, Компьютер 701 . Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965) Б  ыстродействие: сотни тысяч операций в секунду.По сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра. Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея. Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров. Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980) Быстродействие: миллионы операций в секунду. И  нтегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи). Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Впервые большое внимание совместимости уделила компания IBM. Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора). Дальнейшее развитие миникомпьютеров (PDP-11). Четвертое поколение. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…) Б  ыстродействие: сотни миллионов операций в секунду.Появилась возможность размещать на одном кристалле не одну интегральную схему, а тысячи. Быстродействие компьютеров увеличилось значительно. Компьютеры продолжали дешеветь и теперь их покупали даже отдельные личности, что ознаменовало так называемую эру персональных компьютеров. Но отдельная личность чаще всего не была профессиональным программистом. Следовательно, потребовалось развитие программного обеспечения, чтобы личность могла использовать компьютер в соответствие со своей фантазией. В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel. Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры. Пятое поколение? Сюда относят неудавшийся проект Японии (хорошо описан в Википедии). Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры. Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двухядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года. Поколения ЭВМ  2. Классификация ЭВМ ЭВМ можно классифицировать по ряду признаков: По принципу действия. По назначению ЭВМ. По размерам и функциональным возможностям. По принципу действия ЭВМ: АВМ – аналоговые вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения); ЦВМ – цифровые вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме; ГВМ – гибридные вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной как в цифровой, так и аналоговой форме. ГВМ совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Их целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами. По назначению ЭВМ: универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных; проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими процессами; специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. По размерам и функциональным: сверхмалые (микро ЭВМ) обязаны своим появлением изобретению микропроцессора, наличие которого первоначально служило определяющим признаком микро ЭВМ, хотя сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ; малые (мини-ЭВМ) используются чаще всего для управления технологическими процессами; большие ЭВМ чаще всего называют мэйнфреймами (mainframe). Основные направления эффективного применения мэйнфреймов – это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами; сверхбольшие (суперЭВМ) – мощные многопроцессорные вычислительные машины быстродействием десятки миллиардов операций в секунду и объемом оперативной памяти десятки Гбайт. Вопросы. Перечислите поколения ЭВМ и их характеристики. Какие есть признаки классификации ЭВМ? |