Е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни — тысячи транзисторов в одном корпусе)

Третье поколениеЭВМ (в конце 1960-х - начале 1970-х годов) характеризуется широким применением интегральных схем.

Интегральная схема — электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число актив­ных элементов (диодов и транзисторов) - представляет собой законченный логический и функ­циональный блок, соответствующий достаточно сложной транзистор­ной схеме.

Благодаря использованию интегральных схем удалось улучшить технические и эксплуатационные характеристики машин. Вычислительная техника стала иметь широкую номенклатуру уст­ройств, позволяющих строить разнообразные системы обработки дан­ных, ориентированные на различные применения. Этому способствовало также применение т.н. многослойного печатного монтажа.

В компьютерах третьего поколения значительно расширился на­бор различных электромеханических устройств ввода и вывода ин­формации. Отличительной особенностью развития программных средств этого поколения является появление ярко выраженного программного обеспечения (ПО) и развития его ядра - операционных систем, отвечающих за организацию и управление вычислительным процессом. Имен­но здесь слово «ЭВМ» все чаще стало заменяться понятием «вычис­лительная система», что в большей степени отражало усложнение как аппаратурной, так и программной частей ЭВМ.

Операционная система (ОС) планирует последовательность рас­пределения и использования ресурсов вычислительной системы, а так­же обеспечивает их согласованную работу.

Под ресурсами обычно понимают те средства, которые используются для вычислений:

· ма­шинное время отдельных процессоров или ЭВМ, входящих в систему;

· объемы оперативной и внешней памяти;

· отдельные устройства,

· ин­формационные массивы;

· библиотеки программ;

· отдельные программы, как общего, так и специального применения и т.п.

В машинах третьего поколения существенно расширены возмож­ности по обеспечению непосредственного доступа к ним со стороны абонентов, находящихся на различных, в том числе и значительных (десятки и сотни километров) расстояниях. Удобство общения абонента с машиной достигается за счет развитой сети абонентских пунктов, связанных с ЭВМ информационными каналами связи, и соответству­ющего программного обеспечения.

4-е поколение, 80-90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших интег­ральных схемах, основная из которых — микропроцессор (сотни тысяч — де­сятки миллионов активных элементов в одном кристалле).

БИС - большие интегральные схемы содержат плотно упакованные активные элементы. Все электронное оборудование компьютера 1-го поколения, занимавшего зал площадью 100-150 кв. м размещается в одном микропроцессоре площадью 1,5-2 кв. см. Расстояния между активными элементами в сверхбольшой интеграль­ной схеме составляют десятые доли микрона. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет несколько десятков микрон.

Для машин четвертого поколения(80-е годы XX в.) характерно при­менение большихинтегральных схем (БИС). Высокая степень интегра­ции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, усложнению ее функций, повышению надежности и быстро­действия, снижению стоимости. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы.

В недрах четвертого поколения с появлением в США микропроцес­соров (1971 г.) появился новый класс вычислительных машин - микроЭВМ, на смену которым в 1980-х годах пришли персональные компью­теры (ПК). В этом классе ЭВМ наряду с БИС стали использоваться сверх­большие интегральныесхемы (СБИС) 32-,а затем 64-разрядности.

5-е поколение - настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с парал­лельно-векторной структурой, одновременно выполняющих сотни последо­вательных команд программы.

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым па­раллелизмом и нейроннойструктурой, с распределенной сетью из десятков тысяч несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Производительность каждого следующего поколения компьютеров и емкость всех запоминающих устройств увеличивается, как правило, больше чем на порядок. Соответствующим образом эволюционировали и компьютерные технологии (Слайд 3).

4. Классификация по принципам функционирования и использования.

Различают (Слайд 4):

· большие компьютеры (ЭВМ) или мэйнфреймы ,

· малые компьютеры или мини - ЭВМ,

· микрокомпьютеры или микро - ЭВМ,

· ПК - пер­сональные компьютеры(Классификация ПК будет рассмотрена ниже).

4.1. Большие компьютеры или мэйнфреймы (mainframe).

Самые мощные компьютеры, применяющиеся для обслужива­ния очень крупных организаций и целых отраслей народного хозяйства. Штат обслуживания большой ЭВМ составляет многие десятки человек. На базе таких суперкомпьютеров создаются ВЦ - вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

Несмотря на широкое распространение ПК, значение больших ЭВМ не снижается. Из-за высокой стоимости их обслуживания при работе больших ЭВМ принято планировать и учитывать каждую минуту. Для экономии времени работы больших ЭВМ малопроизводительные операции ввода, вывода и первичной подготовки данных выполняют с помощью ПК, работающих в комплексе. Подготовленные данные передают на большую ЭВМ.

Центральный процессор (ЦП) — основной блок ЭВМ -блок обработки данных и вычисления результатов. ЦП и накопители представляют собой несколько стоек аппаратуры, и размещаются в отдельном помещении - т.н. гермозоне, в котором соблюдаются повышенные требования по температуре, влажности, защищенности от электромагнитных помех и пыли.

Большие ЭВМ обслуживаются следующими структурными подразделениями ВЦ:

· Группа системного программирования обеспечивает программно-аппаратный интерфейс вычислительной системы. Персонал - системные програм­мисты.

· Группа прикладного программирования обеспечивает пользовательский интерфейс вычислительной системы. Персонал - при­кладные программисты.

· Группа подготовки данных.

· Группа технического обеспечения.

· Группа информационного обеспечения - создает и хранит архивы ранее разработанных программ и накопленных данных - библиотеки программ или банки данных.

· Отдел выдачи данных. Информация распечатывается на печа­тающих устройствах - принтерах или отображается на экранах дисплеев.

Большие ЭВМ отличаются высокой стоимостью оборудования и обслуживания, поэтому работа таких суперкомпьютеров организована по непрерывному циклу. При этом для повы­шения эффективности компьютер работает одновременно с несколькими задачами и, соответственно, с несколькими пользователями. Распределение ресурсов вычислительной системы носит название принципа разделения времени.

Большие компьютерыза рубежом часто называют мэйнфреймами (mainframe); к ним относят, как правило, компьютеры, имеющие, как минимум:

· производительность, не менее 100 MIPS;

· основную память емкостью от 512 до 10 000 Мбайт;

· внешнюю память не менее 100 Гбайт;

· многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей).

·

Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — решение на­учно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработ­кой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительны­ми сетями и их ресурсами. Последнее направление — использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей — часто отмечается специа­листами как наиболее актуальное.

Родоначальником современных больших компьютеров, по стандартам которых в последние несколько десятилетий развивались машины этого класса в большин­стве стран мира, являются машины фирмы IBM.

1-е поколение мэйнфреймов - модели IBM 360 и IBM 370 с их архитектурой и программным обеспечением взяты за основу и при создании оте­чественной системы больших машин ЕС ЭВМ.

2-е поколение мэйнфреймов (1979 год) - IBM 3090, IBM 4300;

3-е поколение мэйнфреймов (1990 год) - IBM ES/9000;

4-е поколение мэйнфреймов:

· 1997 год - малогабаритные мэйнфреймы S/390 с объемом оперативной памяти до 16 Гбайт представляли собой семейство мэйнфреймов от однопроцессорной модели с быстродействием 50 MIPS до 10-процессорной модели с быстродействием 500 MIPS. Для повышения про­изводительности можно объединять до 32 машин S/390 в т.н. кластеры.

· 1999 год - мэйнфреймы средней производитель­ности AS/400, включающая в свой состав 12 моделей. Максимальная емкость оперативной памяти нового семейства составляет 16 Гбайт, а дисковой памяти — 2,1 Тбайт..