Технические средства реализации информационных процессов

11 - Мультимедийная шина;

12 - Разъёмы 16-битной шины.

6. Поколения ЭВМ и их основные характеристики

Существует своеобразная периодизация развития ЭВМ, связанная, в основном, с типом используемой элементной базы, которая определяет в свою очередь быстродействие компьютера, емкость ЗУ. Временные границы поколений сильно размыты: в одно и то же время выпускались и использовались машины различных типов. Для отдельных же машин вопрос об их принадлежности к тому или иному поколению решается достаточно просто.

С переходом к серийному производству ламповых ЭВМ с хранимой программой начинается период машин первого поколения. В качестве внешних носителей информации при вводе и выводе данных использовались перфоленты и перфокарты. Типичное (среднее) быстродействие машин первого поколения измерялось несколькими тысячами арифметических операций в секунду.

В 1948 г. был изобретен транзистор и начиная с середины 1950-х гг. на смену ламповым машинам пришли транзисторные машины второго поколения, в которых основными элементами были полупроводниковые триоды-транзисторы (габариты транзистора, заменившего электронную лампу, приблизительно в 40 раз меньше). Транзисторные машины обладали значительно более высокой надежностью, чем ламповые ЭВМ (средний срок службы транзисторов на два-три порядка превосходит срок службы электронных ламп), меньшим потреблением энергии, более высоким быстродействием, которое достигалось не только за счет повышения скорости переключения счетных и запоминающих элементов, но и за счет изменений в структуре машин. Наиболее мощные машины второго поколения (МИНСК, МИР, БЭСМ-6) достигали быстродействия до ста тысяч операций в с.

В 1964 г. были изобретены интегральные схемы (ИС-электронная схема, вытравленная на поверхности кремниевого кристалла, содержит несколько сотен транзисторов). В интегральных схемах элементы создаются по специальной технологии в самом веществе материала. Основой для таких схем служат полупроводниковые материалы (чаще всего кремний). Интегральные схемы стали элементной базой для машин третьего поколения. Начало периода машин третьего поколения связано с разработкой серии IBM-360 (США) и ЕС ЭВМ (страны социалистического содружества). Переход на ИС влиял на увеличение надежности работы ЭВМ, уменьшение габаритных размеров, уменьшение потребления энергии. ЭВМ третьего поколения оперируют с произвольной буквенно-цифровой информацией (появилась возможность вводить информацию с клавиатуры, а не с перфолент и перфокарт, как это было раньше). Они построены по принципу независимой параллельной работы различных устройств: процессора, средств внешней памяти, благодаря чему ЭВМ одновременно могла выполнять серию операций: вводить информацию с магнитной ленты, решать задачи, выводить информацию на магнитный диск или печатающее устройство. Начиная с третьего поколения компьютеры работают под управлением операционных систем. Ученые постоянно работали над уменьшением размеров аппаратуры, что привело к появлению так называемых мини-и микроЭВМ.

В 1970 г. были разработаны большие интегральные схемы (БИС). На одном кристалле удалось разместить все основные электронные части процессора - появился микропроцессор. Совершенствование технологии производства БИС повлекло за собой быструю смену поколений микропроцессоров, что приводит к стремительному совершенствованию электронной вычислительной техники - появлению четвертого поколения ЭВМ. Производительность машин 4-го поколения достигает нескольких миллионов операций в секунду. Объем оперативной памяти нескольких мегабайт.

ПК обладают такими привлекательными свойствами для пользователей, как малая энергопотребляемость, относительно малая стоимость, небольшие габаритные размеры, повышенная надежность в эксплуатации, большие возможности обработки информации различного типа. Производительность вычислительных систем повышается 2 путями: развитием элементной базы и архитектуры ЭВМ.

Однопроцессорная архитектура имеет предел производительности, определяемый скоростью распространения электрического сигнала по физическим линиям связи между устройствами компьютера. Другой подход повышения производительности вычислительных систем основан на использовании принципа параллелизма. В 1985 г. разработано вычислительное устройство - транспьютер [3].

Транспьютер - это вычислительное устройство, выполненное в виде одной сверхбольшой интегральной схемы, содержащей процессор, запоминающее устройство и коммуникационные связи для соединения с другими компьютерами. Транспьютер используется как элементарный блок для построения параллельных высокопроизводительных систем, соединенных друг с другом различными способами, образуя разнообразные архитектуры параллельной обработки.

В настоящее время быстродействие микропроцессоров оценивается в 1,5…2 ГГц или 1,5…2 миллиарда операций в секунду (10⁹).Оперативная память имеет емкость от 128 Мб до нескольких Гб. Имеются средства речевого ввода команд. Многие программы включают в себя модули, традиционно относящиеся по своим функциям к системам искусственного интеллекта. На специальных серверах используется сразу несколько процессоров, распараллеливающих процесс выполнения программ. ПК, оснащенные такого рода устройствами, можно отнести к компьютерам пятого поколения.

ЭВМ 5 поколения - это реализованный искусственный интеллект. Основные концепции ЭВМ 5 поколения:

- компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняет десятки последовательных инструкций программы.

- компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных, эффективны сетевые и компьютерные системы.

Литература

1. Акулов О.А. Информатика: учебник / О.А. Акулов, Н.В. Медведев. - М.: Омега-П, 2007. - 270 с.

2. Алексеев А.П. Информатика 2007 / А.П. Алексеев. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007. - 608 с.

3. Вьюхин В.В. Информатика и вычислительная техника: учеб. пособие для инженерных специальностей / В.В. Вьюхин; под ред. В.Н. Ларионова. - М.: Дрофа, 1992. - 286 с.

4. Гейн А.Г. Основы информатики и вычислительной техники / А.Г. Гейн. - М.: Просвещение, 1992. - 245 с.

5. Информатика: практикум по технологии работы на компьютере / под ред. Н.В. Макаровой. - 2-е изд. - М.: Финансы и статистика, 1998. - 384 с.

6. Макарова Н.В. Информатика: практикум по технологии работы на компьютере / Н.В. Макарова, С.Н. Рамин. - М.: Академия, 1997. - 384 с.

7. Макарова Н.В. Информатика: учеб. пособие для вузов / Н.В. Макарова, Н.В. Бройдо. - М.: Академия, 2003. - 768 с.

8. Могилев А.В. Информатика: учеб. пособие для вузов / А.В. Могилев, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер; под ред. Е.К. Хеннера. - М.: Академия, 2000. - 346 с.

9. Острейковский В.А. Информатика / В.А. Острейковский. М.: Высш. шк., 2000. - 235 с.

10. Угринович Н.Д. Практикум по информатике и информационным технологиям: учеб. пособие для общеобразовательных учреждений / Н.Д. Угринович, Л.Л. Босова, Н.И. Михайлова. - М.: Бином, 2002. - 400 с.