История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ

Было реализовано мультипрограммирование (это когда в памяти находится  несколько выполняемых программ, что дает эффект экономии ресурсов процессора).

В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство  ЭВМ - серию полностью совместимых  друг с другом компьютеров от самых  маленьких, размером с небольшой  шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM. 
Начиная с ЭВМ 3-го поколения, традиционным стала разработка серийных ЭВМ. Были выпущены ЭВМ единой серии («ЕС ЭВМ») «ЕС-1022», «ЕС-1030», «ЕС-1033», «ЕС-1046», «ЕС-1061», «ЕС-1066» и др. Производительность этих машин достигала от 500 тыс. до 2 млн. операций в секунду, объём оперативной памяти достигал от 8 Мб до 192 Мб. 
   

К ЭВМ этого поколения  также относится «IВМ-370», «Электроника — 100/25», «Электроника—79»,«СМ-3»,«СМ-4»идр. 
   

Для серий ЭВМ было сильно расширено программное обеспечение (операционные системы, языки программирования высокого уровня, прикладные программы  и т.д.).  
      

Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие  маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой  первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых  были выпущены только в середине 70-х  годов.  
       

 В эти годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера - что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию - ведь микропроцессор является сердцем и душой современного персонального компьютера. 
    Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 году одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение. 

 

6.4 Четвертое поколение ЭВМ. Компьютеры на больших (и сверхбольших) интегральных схемах (1980-…)

        Быстродействие: 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. 
               Развитие ЭВМ 4-го поколения пошло по 2-м направлениям: 
          1-ое направление — создание суперЭВМ - комплексов многопроцессорных машин. Быстродействие таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации. Сюда входят комплексы ILLIAS-4, CRAY, CYBER, «Эльбрус-1», «Эльбрус-2» и др.   

 2-ое направление — дальнейшее развитие на базе БИС и СБИС микро-ЭВМ и персональных ЭВМ (ПЭВМ). Первыми представителями этих машин являются Apple, IBM - PC ( XT , AT , PS /2), «Искра», «Электроника», «Мазовия», «Агат», «ЕС-1840», «ЕС-1841» и др. 
           Начиная с этого поколения ЭВМ повсеместно стали называть компьютерами. А слово «компьютеризация» прочно вошло в наш быт. 
         Благодаря появлению и развитию персональных компьютеров (ПК), вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств - графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой "несерьезной" техники. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.

 

Пример: IBM 370-168

Изготовлена в 1972 г. Эта модель машины была одной из самых распространенных. Емкость ОЗУ — 8.2 Мбайт. Производительность — 7.7 млн. операций в секунду.

 

5.  Пятое поколение - ЭВМ в наши дни

Существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двуядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года. После появления первого IBM PC прошло почти 20 лет, и за это время, конечно, многое изменилось. Например, IBM-совместимые компьютеры, ранее использовавшие процессор 8088 с тактовой частотой 4,77 МГц, теперь на основе процессора Pentium II работают с тактовой частотой 500 МГц и выше, быстродействие современных систем выросло более чем в 4 000 (!) раз (имеется в виду общая производительность, а не только тактовая частота). Первый IBM PC имел два односторонних накопителя на гибких дисках емкостью 160 Кбайт и использовал операционную систему DOS 1.0, а современные компьютеры работают с жесткими дисками емкостью в 20 Гбайт и выше.

В компьютерной индустрии  производительность процессора и емкость  дисковых накопителей удваиваются, как правило, каждые 2-3 года (этот закон носит имя одного из основателей Intel Гордона Мура).

Следует отметить еще один важный момент: IBM перестала быть единственным производителем PC-совместимых компьютеров. Конечно, IBM разработала и продолжает разрабатывать стандарты, которым должны соответствовать совместимые компьютеры, но она уже не является монополистом на рынке. Часто новые стандарты для ПК разрабатывают другие компании. Сегодня Intel разрабатывает большинство стандартов аппаратного обеспечения, a Microsoft — программного. Именно из-за того, что продукты этих двух компаний доминируют на рынке ПК, сами персональные компьютеры часто называют Wintel.

Именно эти компании разработали  стандарты шины PCI (Peripheral Component Interconnect), AGP (Accelerated Graphics Port), формфакторы системных плат ATX и NLX, гнезда Socket 1-8, Slot 1, Slot 2, Socket 370 и многое другое. Windows фактически стала стандартом операционной системы для PC-совместимых компьютеров. Компании Intel и Microsoft уверенно плывут на волне Internet, благодаря которой Web-броузер, как средство просмотра Web-страниц, стал наиболее современной прикладной программой-приманкой, используемой для расширения круга потенциальных заказчиков. Web-броузеры и электронная почта открыли совершенно новый рынок ПК, увеличивая объем продаж за счет потребителей, не имеющих вычислительной техники.

Сотни компаний выпускают PC-совместимые  компьютеры, кроме того, известны тысячи производителей электронных компонентов. Все это способствует как расширению рынка, так и улучшению потребительских качеств PC-совместимых компьютеров.

PC-совместимые компьютеры  столь широко распространены  не только потому, что совместимую  аппаратуру легко собирать, но  и потому, что операционные системы  поставляет не IBM, а другие компании, например Microsoft. Ядром программного обеспечения компьютера является BIOS (Basic Input Output System), производимая различными компаниями (например, Phoenix, AMI и др.). Многие производители лицензируют программное обеспечение BIOS и операционные системы, предлагая свои совместимые компьютеры. Вобрав в себя все лучшее, что было в системах СР/М и UNIX, DOS стала доступной для большинства существовавших программных продуктов. Успех Windows привел к тому,

что разработчики программ все чаще стали создавать свои продукты для РС-совместимых компьютеров.

Системы Macintosh компании Apple никогда  не пользовались таким успехом, как  РС-совместимые модели. Это связано  с тем, что Apple сама распоряжается  всем программным обеспечением и не предоставляет его другим компаниям для использования в совместимых компьютерах. С точки зрения пользователей, PC-совместимые компьютеры гораздо удобнее всех остальных. Конкуренция между производителями привела к тому, что за те же деньги, вложенные в покупку, вы получаете доступ к гораздо более разнообразным программным и дополнительным аппаратным средствам.

Сегодня рынок PC-совместимых  компьютеров продолжает развиваться. При разработке новых моделей используются все более совершенные технологии. Поскольку эти типы компьютерных систем используют самое разнообразное программное обеспечение, по-видимому, в течение ближайших 15-20 лет доминировать на рынке будут РС-совместимые компьютеры.

 

7. История многоядерных процессоров.

На сегодня многими производителями процессоров, в частности Intel, AMD, IBM, ARM дальнейшее увеличение числа ядер процессоров признано как одно из приоритетных направлений увеличения производительности.

В 2011 году освоено производство 8-ядерных процессоров для домашних компьютеров, и 16-ядерных для серверных систем.

Имеются экспериментальные  разработки процессоров с большим  количеством ядер (более 20). Некоторые  из таких процессоров уже нашли  применение в специфических устройствах.

               7.1 История массовых многоядерных процессоров.

Двухъядерные процессоры различных архитектур существовали ранее, например IBM PowerPC-970MP (G5), но их использование было ограничено узким кругом специализированных применений.

В апреле 2005 года AMD выпустила 2-ядерный процессор Opteron архитектуры AMD64, предназначенный для серверов. В мае 2005 года Intel выпустила процессор Pentium D архитектуры x86-64, ставший первым 2-ядерным процессором, предназначенным для персональных компьютеров.

В марте 2010 года появились  первые 12-ядерные серийные процессоры, которыми стали серверные процессоры Opteron 6100 компании AMD (архитектура x86/x86-64).

В августе 2011 года компанией AMD были выпущены первые 16-ядерные серийные серверные процессоры Opteron серии 6200 (кодовое наименование Interlagos). Процессор Interlagos объединяет в одном корпусе два 8-ядерных (4-модульных) чипа и является полностью совместимым с существующей платформой AMD Opteron серии 6100 (Socket G34).

              

 

 

 

  7.2 История экспериментальных многоядерных процессоров.

27 сентября 2006 года Intel представила прототип 80-ядерного процессора. Предполагается, что массовое производство подобных процессоров станет возможно не раньше перехода на 32-нанометровый техпроцесс.

20 августа 2007 года компания Tilera, анонсировала чип TILE64 (англ.) с 64 процессорными ядрами и встроенной высокопроизводительной сетью, посредством которой обмен данными между различными ядрами может происходить со скоростью до 32 Тбит/с.

26 октября 2009 года Tilera анонсировала 100-ядерный процессор широкого назначения серии TILE-Gx (англ.). Каждое процессорное ядро представляет собой отдельный процессор с кеш-памятью 1 и 2 уровней. Ядра, память и системная шина связаны посредством топологии mesh network. Процессоры производятся по 40-нм техпроцессу и работают на тактовой частоте 1,5 ГГц. Выпуск 100-ядерных процессоров назначен на начало 2011 года.

2 декабря 2009 года Intel представила одночиповый «облачный» Single-chip Cloud Computer (SCC) компьютер, представляющий собой 48-ядерный чип. «Облачность» процессора состоит в том, что все 48 ядер сообщаются между собой как сетевые узлы. SCC — часть проекта, целью которого является создание 100-ядерного процессора. Ожидается, что некоторые функции SCC появятся в серийных процессорах Intel в 2010 году.

В июне 2011 года Intel раскрыла детали разрабатываемой архитектуры Many Integrated Core(MIC) — эта технология выросла из проекта Larrabee. Микропроцессоры на основе этой архитектуры получат более 50 микроядер архитектуры x86 и начнут производится в 2012 году по 22-нм техпроцессу. Эти микропроцессоры не могут быть использованы в качестве центрального процессора, но из нескольких чипов этой архитектуры будут строиться вычислительные ускорители в виде отдельной карты расширения и конкурировать на рынках GPGPU и высокопроизводительных вычислений с решениями типа Nvidia Tesla и AMD FireStream. По опубликованному в 2012 году описанию архитектуры, возможны чипы с количеством ядер до 60.

В октябре 2011 года компания Adapteva представила  64-ядерные микропроцессоры Epiphany IV, которые показывают производительность до 70 гигафлоп, при этом потребляя менее 1 Вт электроэнергии. Микропроцессоры спроектированы с использованием RISC-архитектуры и начнут массово производится в начале 2012 года по 28-нм техпроцессу. Данные процессоры не могут быть использованы в качестве центрального процессора, но компания Adapteva предлагает использовать их в качестве сопроцессора для таких сложных задач, как распознавание лиц или жестов пользователя. Компания Adapteva утверждает, что в дальнейшем число ядер данного микропроцессора может быть доведено до 4096.

В январе 2012 года компания ZiiLabs  анонсировала 100-ядерную систему на чипе ZMS-40. Эта система, объединяющая 4-ядерный процессор ARM Cortex-A9 1,5 ГГц (с мультимедийными блоками Neon) и массив из 96 более простых и менее универсальных вычислительных ядер StemCell. Ядра StemCell — это энергоэффективная архитектура SIMD, пиковая производительность при вычислениях с плавающей запятой (32 бит) — 50 гигафлопс, ядра которой работают скорее как GPU в других системах на чипе, и могут быть использованы для обработки видео, изображений и аудио, для ускорения 3D- и 2D-графикии других мультимедийных задач (поддерживается OpenGL ES 2.0 и OpenCL 1.1).

8. Новые российские компьютеры.

В России ЗАО "МЦСТ" и ОАО "ИНЭУМ им. И.С.Брука" на 9 Международной выставке "ChipExpo-2011", которая проходила в г. Москве в период с 1 по 3 ноября 2011 года в  Центральном выставочном комплексе "Экспоцентр", демонстрировали  новые процессоры, персональные компьютеры, ноутбуки и другую электронику работающую на микроэлектронике и процессорах  собственного производства.