Традиционная классификация ЭВМ

Основой классификации первых отечественных ЭВМ являлась их сложность. Различались малые («Минск», «Урал»), средние («Стрела») и большие (БЭСМ - Большая Электронная Счетная Машина) ЭВМ. Это первое поколение ЭВМ на электронных лампах. Возможности ламповых ЭВМ были ограничены из-за эксплуатационных параметров ламповых элементов. Например, устройство управления и исполнительное устройство ЭВМ «Урал-1» содержали около 1000 двойных ламп. По нормам ежемесячный выход бракованных ламп составлял около 70 штук, а потребляемая мощность составляла 7 КВт, что затрудняло модернизацию ЭВМ за счет увеличения аппаратных средств. Развитие архитектуры в значительной степени зависело от развития (смены) элементной базы.

Второе поколение ЭВМ – это ЭВМ на полупроводниковых дискретных компонентах. Смена элементной базы в ЭВМ первых поколений позволила реализовать многие идеи, рожденные в процессе эксплуатации этих ЭВМ.

Например, в ЭВМ IBM-7030 производительность была повышена в 100 раз, причем в 10 раз за счет быстродействия новых элементов и еще в 10 раз за счет внедрения дополнительных аппаратных решений, которые невозможно было реализовать в рамках элементной базы второго поколения.

Появление ЭВМ третьего поколения, а конкретно семейства IBM/360, стало этапным. Это было семейство программно-совместимых ЭВМ, производительностью от 10 тысяч операций для младших моделей и до одного миллиона – для старших. Причем, программы, разработанные для одной модели семейства, могли исполняться на любых ЭВМ этого семейства. С появлением программно-совместимых семейств моделей ЭВМ (семейства IBM/360), в которые входили модели разной производительности, стали говорить о младших и старших моделях семейств. Необходимость младших моделей семейств диктовалась потребностями малых предприятий. Но наилучшее отношение «производительность/стоимость» имели старшие, наиболее производительные модели. Появилась тенденция развития средних и старших, высокопроизводительных моделей семейств.

Эту тенденцию нарушило появление нового класса ЭВМ – миникомпьютеров или мини-ЭВМ. Это была новая идеология построения ЭВМ. Первой ЭВМ нового класса стала 12-разрядная ЭВМ PDP-5, созданная в 1963 году фирмой DEC в качестве контроллера для управления ядерным реактором. Эта была не первая машина с небольшой разрядностью. И до, и после появления PDP-5 разрабатывались малоразрядные ЭВМ, но не все из них можно было отнести к классу мини-ЭВМ.

Главной особенностью мини-ЭВМ была их ориентация не на вычисление, а на управление. Это были программируемые устройства управления – контроллеры. Слово "мини" в названии класса ЭВМ означало скорее не "миниатюрная", а "минимальная" (ограниченная, урезанная). В мини-ЭВМ урезывались вычислительные возможности (набор арифметических команд и точность вычисления). Для мини-ЭВМ была разработана своя упрощенная архитектура. С появлением мини-ЭВМ модели традиционных семейств ЭВМ с "нормальными" вычислительными возможностями получили название «ЭВМ общего назначения».

Мини-ЭВМ появились в нужный момент, когда область применения ЭВМ перемещалась из сферы расчётов в сферу управления и обработки символьной информации, где не требовалась большая точность вычислений и обработка чисел с плавающей запятой. Для таких работ использование ЭВМ общего назначение было неэкономично. Даже в научной сфере использование только ЭВМ общего назначения было нерентабельным. Поэтому многие фирмы переключились на производство мини-ЭВМ. Как и ЭВМ общего назначения, мини-ЭВМ выпускались в виде серий программно-совместимых моделей от мини до супермини. Большой спрос на мини-ЭВМ определил их быстрое развитие, падение цены и рост их вычислительных возможностей. Наступило время, когда мини-ЭВМ стало целесообразно использовать и для чисто вычислительных работ вместо младших моделей ЭВМ общего назначения. В настоящее время разработчики мини-ЭВМ, соблюдая программную совместимость с прежними моделями, увеличили разрядность своих ЭВМ до 32 и даже до 64 бит. Сейчас эти ЭВМ используются в качестве мощных рабочих станций.

Мини-ЭВМ разрабатывались как программируемые контроллеры (устройства управления) довольно крупных объектов: атомных реакторов, прокатных станов и т.д. С развитием технологии интегральных схем с большой степенью интеграции в 70-х годах стало возможным реализовать программируемые контроллеры и для более мелких объектов: стиральных машин, пылесосов и т.д. Появился новый класс ЭВМ на основемикропроцессоров – микро-ЭВМ.

Микро-ЭВМ ориентированы на управление объектами с малым количеством управляемых параметров. По этой причине основное "урезание возможностей" в микро-ЭВМ сводилось к ограничению по количеству точек управления и, возможно, разрядности данных.

Огромный спрос на мини- и микро-ЭВМ стимулировал как развитие цифровой микросхемотехники, так и развитие и расширение области применения мини- и микро-ЭВМ. В настоящее время достаточно сложные микроконтроллеры, имеющие на входах и выходах аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, конструктивно размещаются на одном кристалле. Это однокристальные ЭВМ.

Успехи микроэлектроники создали условия для возникновения нового продукта массового применения: ЭВМ типа "one on one - один для одного", т.е. персонального компьютера ПК (PC – Personal Computer).

РС появились в результате эволюции микро-ЭВМ после перехода элементной базы от интегральных схем с малой и средней степенью интеграции к большим и сверхбольшим интегральным схемам. Архитектура РС имеет существенные отличия от архитектуры микро-ЭВМ. Эти отличия определялись стремлением разработчиков получить полноценный процессор на одном кристалле и создать ЭВМ для широкого круга применений, используя простое и дешевое внешнее окружение процессора: память, систему ввода/вывода и т.д. Большое значение придавалось открытости системы – приспособленности к изменению конфигурации, наращиванию вычислительной мощности. Особое внимание придавалось простоте общения с РС.

Изначально персональный компьютер был ориентирован на использование непрофессионалами. Это фермеры и другие предприниматели, деятельность которых предполагает регулярные отчеты о доходах. Для этого круга пользователей важно было автоматизировать процедуры записи доходов, расходов и составления налоговых деклараций без найма " дорогих " программистов. По этой причине персональный компьютер должен был содержать простейшие программные продукты для ведения документооборота: базу данных, электронные таблицы, текстовый редактор и простейший язык программирования "Бейсик".

В настоящее время парк PC во всем мире насчитывает сотни миллионов единиц и продолжает расти. Наиболее распространенным типом PC являются компьютеры, разработанные фирмами Intelи Microsofв составефирмыIBM. ВпоследствииIntel(аппаратные средства)и Microsoft (программное обеспечение) вышли из состава IBM. Большинство PC этих фирм в настоящее время имеют небольшие отличия от базовой модели и называются IBM-совместимыми.

Другим весьма популярным типом PC являются компьютеры Maсintosh фирмы Apple. Они по своим показателям часто превосходят IBM-совместимые, но имеют большую стоимость.

PC завоевал хорошие позиции на компьютерном рынке благодаря своей низкой стоимости и усилиями разработчиков по ориентации PCна комфортабельную работу пользователя. Это разработка дружественныхпользовательских интерфейсов (аппаратно-программных средств общения пользователя с PC) и инструментальных средств для автоматизации разработки прикладных программ.

Вопросы для самопроверки:

1. ЭВМ первого поколения.

2. ЭВМ второго поколения.

3. ЭВМ третьего поколения.

4. Основной признак смены поколения ЭВМ.

5. Причины появления семейств программно-совместимых ЭВМ.

6. Особенности мини-ЭВМ.

7. Особенности микро-ЭВМ.

8. Особенности и предназначение PC.