Лекции по Вычислительным машинам   

1. Историческая справка

1.2.2. Второе поколение

Второе поколение компьютеров обязано своим рождением транзистору — миниатюрному полупроводниковому прибору, заменившему электронные лампы. Транзистор сконструировали американские физики Уолтер Браттейн, Джон Бардин и Уильям Шокли в 1948 г. Первый промышленный биполярный транзистор был создан также в 1948 г.

В 1954 г. в мире выпускалось около 5 млн транзисторов, в 1958 г. — 200 млн, в 1963 г. — около 1.5 млрд. Использование транзисторов в радио– и вычислительной технике позволило уменьшить размеры и потребляемую мощность устройств.

Период машин второго поколения — наиболее короткий в истории вычислительной техники. Эти машины выпускались с конца 50–х и в начале 60–х годов XX века. Первый компьютер на транзисторах был создан фирмой NCR в США в 1954–1957 гг. Он назывался NCR–304. Всего в мире было изготовлено около 30 тыс. транзисторных ЭВМ, причем произошел крупный сдвиг в области их применения. Если в начале 50–х гг. ЭВМ использовались преимущественно для научно–технических расчетов, то в 60–е гг. первое место стала занимать обработка символьной информации, в основном экономической.

Единственная часть компьютера, где транзисторы не смогли заменить электронные лампы — это блоки памяти, но там стали использовать изобретенные к тому времени схемы на магнитных сердечниках. К середине 60–х годов появились и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment Corporation выпустить в 1965 г. первый мини–компьютер PDP–8.

Более дешевое производство новой элементной базы и использование печатных схем позволили удешевить и сами машины, уменьшить их габариты, повысить быстродействие и емкость памяти при достаточной надежности. В ЦВМ этого поколения получает развитие мультипрограммирование, т.е. совмещение во времени выполнения различных программ, а также переход от машинных к проблемно–ориентированным и универсальным алгоритмическим языкам. К 1967 г. насчитывалось уже около 1000 таких языков. В 1953–57 гг. в США под руководством Дж. Бейкуса разработан алгоритмический язык Fortran (Фортран) — «переводчик формул». В 1957 г. разработан первый вариант процедурно–ориентированного алгоритмического языка Algol (Алгол). В конце 50–х годов Дж. Маккарти в Массачусетском технологическом институте (МТИ, США) разрабатывает язык LISP (ЛИСП) для работ по проблеме искусственного интеллекта. В 1960 г. в США создается COBOL (Кобол) — язык, ориентированный на обработку коммерческой информации. В этом же 1960 г. С. Пейперт с коллегами из МТИ предлагают язык программирования LOGO (Лого), с помощью которого можно управлять «черепахой» — программной моделью малого робота.

В 1965 г. Дж. Кемени и Т. Курц в США разрабатывают язык программирования BASIC (Бейсик), который первоначально предназначался для вводного курса по информатике. BASIC — Beginner's All–purpose Symbolic Instruction Code, что может быть переведено как «многоцелевой символический код–инструкция для начинающих». Математическое и программное обеспечение становится фактором, определяющим стоимость и конструктивные решения машины.

Первые ЦВМ на полупроводниках в нашей стране начали создаваться с 1961 г. Для научных расчетов создаются ЭВМ средней мощности: в Москве — М–220 (разработчик В.С. Антонов), БЭСМ–3, БЭСМ–4; в Пензе — «Урал–11», «Урал–14», «Урал–16»; в Минске — «Минск–22», «Минск–23», «Минск–32»; в Ереване — «Раздан–2», «Раздан–3». В 1961 г. была создана первая в стране серийная универсальная полупроводниковая ЭВМ Днепр–1. Машина М–220 была совместима с БЭСМ–4 и продолжала линию М–20. Принципы совместимости машин внутри семейства и агрегатный принцип комплектации были осуществлены на серии «Урал–11» — «Урал–16» раньше, чем он был провозглашен и реализован на всемирно известной серии IBM–360, однако ограниченность производственной базы и малая численность системных программистов не позволяли разработчикам «Урала» распространить эти принципы в глобальном масштабе.

В машинах «Минск–22», «Минск–23», «Минск–32» появилось алфавитно–цифровое печатающее устройство (АЦПУ). Это был громоздкий, но надежный агрегат, который позволял печатать на перфорированной бумаге форматированный текст. В первой половине 70–х гг. самой распространенной машиной в СССР стала «Минск–32», имевшая неплохую операционную систему, мощные системы программирования, пишущую машинку в качестве терминала оператора.

В 1967–1969 гг. в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР под руководством С.А. Лебедева и В.А. Мельникова создаются первые полупроводниковые мини–ЭВМ для научных расчетов, под руководством Г.Е. Овсепяна в Ереване — «Наири–2», под руководством В.М. Глушкова в Киеве (институт кибернетики АН УССР) — «Мир–2». Для машин «Мир» создаются специальные входные языки Мир, Аналитик. В «Мир–2» впервые диалог с пользователем осуществляется с помощью дисплея со световым пером. В это же время в СССР развивается применение ЭВМ для управления технологическими процессами сбора и обработки экспериментальных данных в реальном масштабе времени, для планово–экономических расчетов. Сдана в эксплуатацию и рекомендована к массовому внедрению первая в стране автоматизированная система управления (АСУ) предприятия с массовым производством — «Львов». В институте кибернетики АН УССР создается управляющая ЭВМ «Днепр–2» с развитой системой прерывания, обеспечивающей одновременную работу с более 1600 входных и более 100 выходных аналоговых устройств.

Лучшей в мире ЭВМ второго поколения стала БЭСМ–6, созданная в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР под руководством С.А. Лебедева и В.А. Мельникова. БЭСМ–6 работала в мультипрограммном режиме, обладала высоким быстродействием (около 1 млн операций в сек.), по своей архитектуре была близка к ЭВМ третьего поколения. До 1973 г. она была одной из наиболее производительных однопроцессорных машин в мире. Машина имела систему автоматизированного программирования с входными языками: Фортран, Алгол–60, ЛИСП и др. Программное обеспечение разрабатывалось Л.Н. Королевым, М.Р. Шура–Бурой, Н.Н. Говоруном, Э.З. Любимским и др. В дальнейшем на БЭСМ–6 используется разработанная в Новосибирске под руководством А.П. Ершова α–система программирования с расширением языка Алгол–60. Эта машина широко использовалась при разработке и реализации отечественных космических программ. БЭСМ–6 выпускалась серийно до 1981 г. и использовалась на вычислительных центрах до конца 90–х гг.

Период машин второго поколения характеризуется крупнейшими сдвигами в архитектуре ЭВМ, их программном обеспечении, организации взаимодействия человека с машиной. Эти достижения в дальнейшем применяются в машинах третьего и четвертого поколений. Это в первую очередь относится к многопроцессорным системам, организации мультипрограммной работы, разделению времени. Формируются основы организации взаимодействия человека с машиной. Но с ростом требований к вычислительной технике, расширением сфер ее использования машины второго поколения перестают удовлетворять потребителей вследствие большой трудоемкости их производства и невысокой надежности из–за множества дискретных элементов и связей.

Характерные черты ЭВМ второго поколения:

•     элементная база: полупроводниковые элементы; cоединение элементов – печатные платы и навесной монтаж;

•     габариты: ЭВМ выполнены в виде однотипных стоек, для их размещения требуется специально оборудованный машинный зал,
в котором под полом прокладываются кабели, соединяющие между собой многочисленные автономные устройства;

•     производительность: до 1 млн операций/с;

•     эксплуатация: появились вычислительные центры (ВЦ) с большим штатом обслуживающего персонала, где устанавливались обычно несколько ЭВМ. При выходе из строя нескольких элементов производилась замена целиком всей платы, а не каждого элемента в отдельности, как в ЭВМ предыдущего поколения;

• программирование велось преимущественно на алгоритмических языках. Программисты передавали свои программы на перфокартах или магнитных лентах операторам ЭВМ на ВЦ для организации дальнейших расчетов на ЭВМ. Решение задач производилось в пакетном режиме, т. е. все программы вводились в ЭВМ подряд друг за другом, а их обработка велась по мере освобождения соответствующих ресурсов. Результаты решения распечатывались на специальной перфорированной бумаге.



*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.