Лекции по Вычислительным машинам   

1. Историческая справка

1.2.3. Третье поколение

К 1964 г. появились ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах (ИС), постепенно заменявших транзисторы. Период создания и внедрения ЭВМ третьего поколения занял по времени отрезок от начала 60–х до середины 70–х гг. Элементной базой этих компьютеров стали ИС, идея создания которых была предложена в 1952 г. инженером из Великобритании Дж. Даммером. В 1958 г. Джек Килби (США) решил задачу, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов. В 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel, США) изобрел метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы и стали называться интегральными схемами, или чипами.

В 1961 г. в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния интегральная схема, содержащая триггер на 6 элементах, в 1963 г. ИС имела 10–20 элементов, в 1967 г. — примерно 100, к 1970 г. — 1000, к 1975 г. — 30000, к 1982 г. — 300000 элементов на кристалле в несколько квадратных миллиметров.

В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать ИС памяти.

Использование ИС привело к резкому снижению габаритов ЭВМ, повышению их надежности, увеличению производительности. К тому же времени относится появление внешних запоминающих устройств на магнитных дисках, обладающих емкостью в сотни миллионов бит и высоким быстродействием. Основным режимом эксплуатации машин этого поколения является режим мультипрограммирования.

Начало периода машин третьего поколения связано с разработкой ЭВМ серии IBM–360, позднее — IBM–370 (IBM — International Business Machines Corporation), оказавшей огромное влияние на развитие вычислительной техники во всем мире. Выпуск машин IBM–360 был начат в США в 1965 г. Сущность идей, заложенных в проект IBM–360, заключалась в создании семейства машин на ИС, имеющих широкий диапазон производительности и совместимых на уровне машинных языков, периферийных устройств, модулей конструкции и системы элементов, а также операционных систем (ОС).

Наиболее значительным явлением в этот период было создание мини–ЭВМ. Сущность идеи состояла в такой минимизации аппаратуры, которая позволяла на уровне технологии середины 60–х гг. создать универсальные ЭВМ, способные осуществлять управление в реальном масштабе времени.

В этот период развитие ЭВМ в СССР проходило в направлении создания ЭВМ единой системы (ЕС ЭВМ), в основных чертах копирующих IBM–360 и IBM–370, программно–совместимых между собой, а также с ЭВМ типа IBM–360. При создании всех моделей ЕС ЭВМ ставились следующие задачи: улучшить соотношение между стоимостью и производительностью машин; увеличить объем оперативной памяти; повысить точность вычислений; разработать комплекс внешних устройств; обеспечить возможность создания многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем.

К третьему поколению ЭВМ принадлежат и малые вычислительные машины СМ — семейство малых ЭВМ. Это были СМ–1, СМ–2, СМ–3 и СМ–4. Наличие запоминающих устройств различной емкости и быстродействия, стандартизация подключения к процессору устройств ввода–вывода символьной и графической информации открыли возможности использования СМ ЭВМ в различных измерительных, управляющих, информационных комплексах. Они сопрягались с ЕС ЭВМ как периферийные процессоры, удаленные терминалы, процессоры ввода–вывода.

В это же время в СССР выпускаются мини–ЭВМ «Мир–31», «Мир–32», «Наири–34», ЭВМ серии АСВТ М–6000 и М–7000 для управления технологическими процессами; на интегральных микросхемах — настольные мини–ЭВМ М–180 «Электроника–100, –200», «Электроника ДЗ–28», «Электроника НЦ–60» и другие.

Вклад отечественной науки в мировое развитие электронной вычислительной техники в этот период связан с идеями и разработками машины М–10 (1975 г., главный конструктор М. А. Карцев). М–10 была первой в мире промышленно освоенной многопроцессорной ЭВМ.

В структуру машин третьего поколения вводятся ОС, облегчающие программирование, связь пользователя с машиной, ее обслуживание. Также в состав этих машин включали системы, работающие в режиме реального масштаба времени — встроенные микропроцессоры, позволявшие практически немедленно обрабатывать всю поступающую от других систем, периферийных устройств и датчиков информацию и тут же посылать обратно управляющие сигналы. Мини–ЭВМ стали использоваться в станках с числовым программным управлением, для управления роботами–манипуляторами и т.п.

Однако компьютеры третьего поколения по–прежнему оставались сложными в обслуживании. Большим ЭВМ требовались специальные помещения, а малые плохо подходили для установки на сравнительно небольших движущихся объектах: самолетах, космических кораблях, где ЭВМ нужны для управления оборудованием, для вычисления курса. А высокая стоимость не позволяла использовать подобные компьютеры в недорогих технических устройствах.

Характерные черты ЭВМ третьего поколения:

•     элементная база — интегральные схемы;

•     габариты: малые ЭВМ — это в основном две стойки, дисплей. Они не нуждались, как ЕС ЭВМ, в специально оборудованном помещении;

•     производительность: сотни тысяч — миллионы операций в секунду;

•     эксплуатация: более оперативно производится ремонт стандартных неисправностей, но из–за большой сложности системной организации требуется штат высококвалифицированных специалистов. Незаменимую роль играет системный программист;

•     технология программирования и решения задач: во многих вычислительных центрах появились дисплейные залы, где каждый программист мог подсоединиться к ЭВМ в режиме разделения времени. Как и прежде, основным оставался режим пакетной обработки задач;

•     произошли изменения в структуре ЭВМ. Наряду с микропрограммным способом управления используются принципы модульности и магистральности. Модульность проявляется в построении компьютера на основе набора модулей — конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Под магистральностью понимается способ связи между модулями компьютера, когда все входные и выходные устройства подсоединены одними и теми же проводами (шинами). Это — прообраз современной системной шины;

• увеличились объемы памяти. Магнитный барабан вытесняется магнитными дисками. Появились дисплеи, графопостроители.



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