программное обеспечение третьего поколения компьютеров

С расширением возможностей ПК требуется все более разнообразное программное обеспечение (ПО) для решения тех или иных задач.

Первые пакеты программного обеспечения представляли собой простые тематические подборки приложений для решения определенных задач в той или иной области.

Современный пакет является сложной программной системой, включающей специализированные системные и языковые средства.

Поколения прикладных программ

Во втором поколении разработка прикладные программы происходила с участием системных программистов. Это привело к появлению специализированных встроенных языков на базе универсальных языков программирования. Переводчик с такого языка представлял собой препроцессор к транслятору соответствующего алгоритмического языка.

Третий этап развития прикладных программ связано с появлением самостоятельных входных языков, ориентированных на простых, обыденных пользователей.

Особое внимание уделялось системным компонентам обеспечивающим простоту и удобство. Это достигается главным образом за счет такой специализации входных языков и включения в состав пакета средств автоматизированного планирования вычислений.

Четвертый этап характеризуется созданием прикладных программ, эксплуатируемых в диалоговом режиме работы. Основным преимуществом такого взаимодействия является возможность обратной связи с пользователем в процессе построения, решения задачи и анализа полученного результата.

Основные тенденции развития ПО

Можно выделить тенденции развития программного обеспечения (ПО):

Процесс стандартизация. Совместная работа самых разных приводит к так званой стандартизации отдельных элементов интерфейса приложений, файловых форматов и т.д., что, собственно, удобно для пользователей. Такие изменения происходят по той простой причине, что разработчики ПО перенимают или копируют друг у друга полезные находки и удачные приемы, стремясь совместить свои программы с другими популярными.

ПО как товар. Создание ПО для компьютеров за короткое время превратилось из занятия «одиноких» энтузиастов-программистов в мощную и развиваемую сферу промышленности.

Важнейшие свойства программ. При разработке коммерческого ПО основной задачей фирм-разработчиков является, естественно, обеспечения окупаемости и успеха программ на рынке необходимо, чтобы они обладали такими качествами:

· функциональность программы (полнота удовлетворения потребностей пользователя)

· удобный, привычный и понятный интерфейс пользователя

· простота освоения программы

· надежность программы (устойчивость к ошибкам пользователя)

· Увеличение мощности программ является важнейшей тенденцией развития ПО – программы должны быстро обрабатывать огромное количество информации, предоставлять пользователю больше функций и т.д. Для этого, разработчики ПО активно используют тенденцию увеличения мощности самих компьютеров.

· Например, со временем в табличный редактор включается функция базы данных, в издательскую систему – функция текстового редактора – примеров много.

· Информационно-коммуникационные технологии

· Информационно-коммуникационные технологии или ИКТ (англ. Information communication technology) – широкая сфера человеческой деятельности, относящаяся к созданию и развитию технологий управления и обработки данных с применением электронной вычислительной техники или компьютера.

· Под информационно-коммуникационными технологиями, в последнее время, чаще всего понимают компьютерные технологии.

· Специалистами в сфере компьютерной техники и программированию иногда называют IT-специалистами.

Направления современных ИКТ

Основные направления современных ИК технологий включает:

· обработка информации с помощью компьютера по определенным алгоритмам

· хранение гигантских объёмов информации на материальных носителях

Источник

Третье поколение компьютеров: интегральная схема

С появлением компьютеров третьего поколения развитие компьютеров было продолжено, и были получены инновации. Непрерывное развитие сделало компьютеры третьего поколения более превосходными по сравнению с компьютерами второго поколения.

В этой статье рассказывается о третьем поколении компьютеров, его истории, примерах, преимуществах и недостатках и многом другом. Давайте разберемся в этом:

Что такое третье поколение компьютеров?

Развитие компьютеров третьего поколения ознаменовано периодом, когда транзисторы были заменены интегральными схемами. Интегральные схемы (ИС) широко использовались в качестве основной технологии в компьютерах третьего поколения. В частности, транзисторы были собраны на кремниевых микросхемах, называемых полупроводниками, что привело к увеличению скорости работы компьютера и повышению эффективности.

На следующем изображении показан структурный вид интегральной схемы:

Для развития программного обеспечения в компьютерах третьего поколения использовались высокопроизводительные языки, такие как COBOL, от FORTRAN-II до IV, BASIC, PASCAL PL/1, ALGOL-68 и т. д. В результате компьютер стал более надежным, чем предыдущий. предыдущее поколение компьютеров.

Примеры компьютеров третьего поколения

Некоторые источники утверждают, что третье поколение компьютеров началось с разработки компьютера IBM 360. Он был разработан для обеспечения высокоскоростной обработки данных для различных научных задач, таких как прогнозирование погоды, исследование космоса, теоретическая астрономия и субатомная физика. Однако разработка этого компьютера третьего поколения обошлась примерно в 5 миллиардов долларов.

Было много последовательных моделей компьютеров IBM 360. Считается, что IBM 360 Model 50 примерно в 263 раза быстрее, чем компьютер ENIAC первого поколения. Кроме того, он был способен выполнять примерно 500 000 сложений или вычитаний в секунду. Более продвинутая версия IBM 360, получившая название IBM 360 Model 91, по оценкам, решала более 1000 проблем, а также приблизительно 200 миллиардов вычислений в секунду.

Хотя интегральные схемы были основным компонентом компьютеров третьего поколения, они все еще используются в компьютерах. Однако они не используются в качестве основного компонента в современных компьютерах. Даже по прошествии многих лет корни компьютеров сегодняшнего поколения (пятое поколение) уходят в третье поколение.

Некоторые другие примеры компьютеров третьего поколения перечислены ниже:

Характеристики компьютеров третьего поколения

Вот некоторые важные характеристики или особенности компьютеров третьего поколения:

Преимущества компьютеров третьего поколения

Некоторые из преимуществ компьютеров третьего поколения перечислены ниже:

Недостатки компьютеров третьего поколения

Некоторые недостатки компьютеров третьего поколения перечислены ниже:

Источник

Программное обеспечение третьего поколения компьютеров

Историю развития современных ЭВМ разделяют на 4 поколения. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования. Этот прогресс показан в данной таблице:

П О К О Л Е Н И Я Э В М

Количество ЭВМ в мире (шт.)

Быстродействие (операций в сек.)

Гибкий и лазерный диск

Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства, оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.

Эти неудобства начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.

В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ – Малой электронной счетно-решающей машины (МЭМС). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.

В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить

40 электронных ламп и работал с большей скоростью.

Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты («БЭСМ-6», «Минск-2″,»Урал-14») и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.

Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.

Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.

Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.

(с 1972 г. по настоящее время)

Четвёртое поколение — это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.

Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров.

Сейчас ведутся интенсивные разработки ЭВМ V поколения. Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

Источник

Программное обеспечение третьего поколения компьютеров

Первое поколение ЭВМ

Программное обеспечение компьютеров 1-го поколения состояло в основном из стандартных подпрограмм.

Основные технические характеристики ЭВМ «УРАЛ-1»

Структура команд одноадресная.

Система счисления двоичная.

Разрядность-35 двоичных разрядов (10,5 десятичных) и один разряд для знака числа.

Диапазон представляемых чисел: от 1 до 10-10.5.

Время выполнения отдельных операций:

в) остальных операций-10 мсек.

Машина построена на одноламповых типовых ячейках.

Питание машины от сети трехфазного переменного тока напряжением 220В ±10%, частотой 50Гц.

Потребляемая мощность 7,5 кВт.

Занимаемая площадь 50 кв. м.

Второе поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг.)

pk2 Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличело емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д. К ЭВМ второго поколения относятся:

ЭВМ БЭСМ-4, М-220, М-222 имели быстродействие порядка 20—30 тысяч операций в секунду и оперативную память—соответственно 8К, 16К и 32К. Среди машин второго поколения особо выделяется БЭСМ-6, обладающая быстродействием около миллиона операций в секунду и оперативной памятью от 32К до 128К (в большинстве машин используется два сегмента памяти по 32К каждый).

Данный период характеризуется широким применением транзисторов и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода. В конце указанного периода появились универсальные и достаточно эффективные компиляторы для Кобола, Фортрана и других языков.

Была достигнута уже величина времени доступа 1х10-6 с, хотя большая часть элементов вычислительной машины еще была связана проводами.

Вычислительные машины этого периода успешно применялись в областях, связанных с обработкой множеств данных и решением задач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учреждениях и банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработки данных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных. Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически не использовались.

Именно в этот период возникла профессия специалиста по информатике, и многие университеты стали предоставлять возможность получения образования в этой области.

Третье поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг.)

Возросшая производительность вычислительных машин и только появившиеся многомашинные системы дали принципиальную возможность реализации таких новых задач, которые были достаточно сложны и часто приводили к неразрешимым проблемам при их программной реализации. Начали говорить о «кризисе программного обеспечения». Тогда появились эффективные методы разработки программного обеспечения. Создание новых программных продуктов теперь все чаще основывалось на методах планирования и специальных методах программирования.

Этот период связан с бурным развитием вычислительных машин реального времени. Появилась тенденция, в соответствии с которой в задачах управления наряду с большими вычислительными машинами находится место и для использования малых машин. Так, оказалось, что миниЭВМ исключительно хорошо справляется с функциями управления сложными промышленными установками, где большая вычислительная машина часто отказывает. Сложные системы управления разбиваются при этом на подсистемы, в каждой из которых используется своя миниЭВМ. На большую вычислительную машину реального времени возлагаются задачи планирования (наблюдения) в иерархической системе с целью координации управления подсистемами и обработки центральных данных об объекте.

Программное обеспечение для малых вычислительных машин вначале было совсем элементарным, однако уже к 1968 г. появились первые коммерческие операционные системы реального времени, специально разработанные для них языки программирования высокого уровня и кросс-системы. Все это обеспечило доступность малых машин для широкого круга приложений. Сегодня едва ли можно найти такую отрасль промышленности, в которой бы эти машины в той или иной форме успешно не применялись. Их функции на производстве очень многообразны; так, можно указать простые системы сбора данных, автоматизированные испытательные стенды, системы управления процессами. Следует подчеркнуть, что управляющая вычислительная машина теперь все чаще вторгается в область коммерческой обработки данных, где применяется для решения коммерческих задач.

МиниЭВМ начали применяться и для решения инженерных задач, связанных с проектированием. Проведены первые эксперименты, показавшие эффективность использования вычислительных машин в качестве средств проектирования.

Применение распределенных вычислительных систем явилось базой для децентрализации решения задач, связанных с обработкой данных на заводах, в банках и других учреждениях. Вместе с тем для данного периода характерным является хронический дефицит кадров, подготовленных в области электронных вычислительных машин. Это особенно касается задач, связанных с проектированием распределенных вычислительных систем и систем реального времени.

Источник

В короткой истории компьютерной техники выделяют несколько периодов на основе того, какие основные элементы использовались для изготовления компьютера. Временное деление на периоды в определенной степени условно, т.к. когда еще выпускались компьютеры старого поколения, новое поколение начинало набирать обороты.

Можно выделить общие тенденции развития компьютеров:

Нулевое поколение. Механические вычислители

Предпосылки к появлению компьютера формировались, наверное, с древних времен, однако нередко обзор начинают со счетной машины Блеза Паскаля, которую он сконструировал в 1642 г. Эта машина могла выполнять лишь операции сложения и вычитания. В 70-х годах того же века Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, умеющую выполнять операции не только сложения и вычитания, но и умножения и деления.

В XIX веке большой вклад в будущее развитие вычислительной техники сделал Чарльз Бэббидж. Его разностная машина, хотя и умела только складывать и вычитать, зато результаты вычислений выдавливались на медной пластине (аналог средств ввода-вывода информации). В дальнейшем описанная Бэббиджем аналитическая машина должна была выполнять все четыре основные математические операции. Аналитическая машина состояла из памяти, вычислительного механизма и устройств ввода-вывода (прямо таки компьютер … только механический), а главное могла выполнять различные алгоритмы (в зависимости от того, какая перфокарта находилась в устройстве ввода). Программы для аналитической машины писала Ада Ловлейс (первый известный программист). На самом деле машина не была реализована в то время из-за технических и финансовых сложностей. Мир отставал от хода мыслей Бэббиджа.

В XX веке автоматические счетные машины конструировали Конрад Зус, Джорж Стибитс, Джон Атанасов. Машина последнего включала, можно сказать, прототип ОЗУ, а также использовала бинарную арифметику. Релейные компьютеры Говарда Айкена: «Марк I» и «Марк II» были схожи по архитектуре с аналитической машиной Бэббиджа.

Первое поколение. Компьютеры на электронных лампах (194х-1955)

Быстродействие: несколько десятков тысяч операций в секунду.

Особенности:

Примеры компьютеров:

Колоссус – секретная разработка британского правительства (в разработке принимал участие Алан Тьюринг). Это первый в мире электронный компьютер, хотя и не оказавший влияние на развитие компьютерной техники (из-за своей секретности), но помог победить во Второй мировой войне.

Эниак. Создатели: Джон Моушли и Дж. Преспер Экерт. Вес машины 30 тонн. Минусы: использование десятичной системы счисления; множество переключателей и кабелей.

Эдсак. Достижение: первая машина с программой в памяти.

Whirlwind I. Слова малой длины, работа в реальном времени.

Компьютер 701 (и последующие модели) фирмы IBM. Первый компьютер, лидирующий на рынке в течение 10 лет.

Второе поколение. Компьютеры на транзисторах (1955-1965)

Быстродействие: сотни тысяч операций в секунду.

По сравнению с электронными лампами использование транзисторов позволило уменьшить размеры вычислительной техники, повысить надежность, увеличить скорость работы (до 1 млн. операций в секунду) и почти свести на нет теплоотдачу. Развиваются способы хранения информации: широко используется магнитная лента, позже появляются диски. В этот период была замечена первая компьютерная игра.

Первый компьютер на транзисторах TX стал прототипом для компьютеров ветки PDP фирмы DEC, которые можно считать родоначальниками компьютерной промышленности, т.к появилось явление массовой продажи машин. DEC выпускает первый миникомпьютер (размером со шкаф). Зафиксировано появление дисплея.

Фирма IBM также активно трудится, производя уже транзисторные версии своих компьютеров.

Компьютер 6600 фирмы CDC, который разработал Сеймур Крей, имел преимущество над другими компьютерами того времени – это его быстродействие, которое достигалось за счет параллельного выполнения команд.

Третье поколение. Компьютеры на интегральных схемах (1965-1980)

Быстродействие: миллионы операций в секунду.

Интегральная схема представляет собой электронную схему, вытравленную на кремниевом кристалле. На такой схеме умещаются тысячи транзисторов. Следовательно, компьютеры этого поколения были вынуждены стать еще мельче, быстрее и дешевле.

Последнее свойство позволяло компьютерам проникать в различные сферы деятельности человека. Из-за этого они становились более специализированными (т.е. имелись различные вычислительные машины под различные задачи).

Появилась проблема совместимости выпускаемых моделей (программного обеспечения под них). Впервые большое внимание совместимости уделила компания IBM.

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

Дальнейшее развитие миникомпьютеров (PDP-11).

Четвертое поколение. 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.

В конце 70-х – начале 80-х популярностью пользовался компьютера Apple, разработанный Стивом Джобсом и Стивом Возняком. Позднее в массовое производство был запущен персональный компьютер IBM PC на процессоре Intel.

Позднее появились суперскалярные процессоры, способные выполнять множество команд одновременно, а также 64-разрядные компьютеры.

Пятое поколение?

Сюда относят неудавшийся проект Японии (хорошо описан в Википедии). Другие источники относят к пятому поколению вычислительных машин так называемые невидимые компьютеры (микроконтроллеры, встраиваемые в бытовую технику, машины и др.) или карманные компьютеры.

Также существует мнение, что к пятому поколению следует относить компьютеры с двухядерными процессорами. С этой точки зрения пятое поколение началось примерно с 2005 года.

Источник