Поколения ЭВМ

«Нулевое» — до 1940 года. Вычислительный элемент — механический. Простые арифметические операции. Арифмометры, механические счетные машины.

«Первое» — 1940—1960. Вычислительный элемент — электронные лампы. Быстродействие — 10 - 20 тысяч операций в секунду. «Большие» ЭВМ. Это время становления архитектуры машин фон-неймановского типа, построенных на электронных лампах с быстродействием 10 - 20 тыс. арифметических операций в секунду. Программные средства были представлены машинным языком и языком ассемблера. В Советском Союзе к первому поколению относится первая отечественная вычислительная машина МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), созданная в 1951 г. в г. Киеве под руководством академика С.А Лебедева, серийные машины Минск-1, Стрела, БЭСМ (Большая Электронная Счетная Машина), Урал-1, Урал-4 и др.

«Второе» - 1960—1964. Вычислительный элемент — транзисторы. Быстродействие — до 1—2 миллионов операций в секунду. Мини-ЭВМ. Этоиспользование транзистора в качестве переключательного элемента вместо вакуумной лампы с быстродействием до сотен тыс. операций в секунду. Появилась основная память на магнитных сердечниках и внешняя память на магнитных барабанах. В это же время были разработаны алгоритмические языки высокого уровня, такие как Алгол, Кобол, Фортран, которые позволили составлять программы, не учитывая тип машины. Первой полупроводниковой машиной была появившаяся в 1959 г. модель КСА-501. В Советском Союзе к этому поколению относятся машины Минск-2, Минск-22, Минск-32, БЭСМ-2, БЭСМ-4, БЭСМ-6, быстродействие которых составляло миллион операций в секунду.

«Третье» — 1964—1971. Вычислительный элемент — сверхинтегральные схемы. Быстродействие — до 300 миллионов операций в секунду. Микро-ЭВМ, предназначенные для работы с одним пользователем. Первые операционные системы. Характеризуется тем, что вместо транзисторов стали использоваться интегральные схемы (ИС), а вместо памяти на магнитных сердечниках стала применяться полупроводниковая память. Для повышения эффективности использования центрального процессора возникла необходимость в системной программе, управляющей центральным процессором. Так была создана операционная система (ОС). Вычислительные машины третьего поколения, как правило, образуют серии (семейства) машин, совместимых программно. Такая серия состоит из ЭВМ, производительность и объем памяти которых возрастают от одной машины серии к другой. Но программа, отлаженная на одной из машин серии, может быть сразу запущена на другой машине этой серии (на машинах большей мощности). Первым таким семейством машин третьего поколения была выпущенная в 1965 г. IBM/360, Она имеет свыше семи моделей. В Советском Союзе такую серию составляли машины семейства ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ).

«Четвертое» — 1971 - по настоящее время. Вычислительный элемент — микропроцессоры. Быстродействие — миллиарды операций в секунду. Персональные ЭВМ. Готовые прикладные программы, графический интерфейс, использование технологии мультимедиа. Глобальные компьютерные сети. Это машины, построенные на больших интегральных схемах (БИС). Такие схемы содержат до нескольких десятков тысяч элементов на кристалле. ЭВМ этого поколения выполняют десятки и сотни миллионов операций в секунду. Появляются микропроцессоры, способные обрабатывать числа длиной в 16 и 32 разряда, статическая память у которых емкостью 256 Кбайт и динамическая память емкостью в 1 Мбайт (на сегодняшний день все характеристики увеличились в сотни раз. Представленные здесь - это данные 80-х годов) ЭВМ по своим характеристикам так разнообразны, что их начинают классифицировать на: сверхбольшие ЭВМ (В-7700 - фирма Барроуз, Иллиак-IV - Иллинойский университет, Эльбрус - СССР), большие (универсальные), мини-ЭВМ и микро-ЭВМ (персональные компьютеры - ПК).

«Пятое» — настоящее время — Нанотехнологии. Компьютеры на основе отдельных молекул и даже атомов. Нейросети, моделирующие структуру нервной системы человека. «Биологические компьютеры». Отличительными чертами ЭВМ этого поколения являются - новая технология производства: отказ от архитектуры фон Неймана, переход к новым архитектурам (например, на архитектуру потока данных) и, как следствие этою, превращение ЭВМ в многопроцессорную систему (матричный процессор, процессор глобальных связей, процессор локальных связей, машины базы данных, процессор операционной системы и т. п.); новые способы ввода-вывода информации, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтез речи, обработка сообщений на естественном языке); искусственный интеллект, то есть автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями.

Основные понятия программного обеспечения. Классификация программных продуктов по сфере использования

Программа (program, routine) — упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи.

Программное обеспечение (sowtware) — совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.

Программы предназначены для машинной реализации задач. Термины задача и приложение имеют очень широкое употребление в контексте информатики и про­граммного обеспечения.

Задача (problem, task) — проблема, подлежащая решению.

Приложение (application) — программная реализация на компьютере решения задачи.

Таким образом, задача означает проблему, подлежащую реализации с использованием средств информационных технологий, а приложение — реализованное на компьютере решение по задаче. Приложение, являясь синонимом слова " программа", считается более удачным термином и широко используется в информатике.

Термин задача употребляется также в сфере программирования, особенно в режиме мультипрограммирования и мультипроцессорной обработки, как единица работы вычислительной системы, требующая выделения вычислительных ресурсов (процессорного времени, основной памяти и т.п.).

Алгоритм — система точно сформулированных правил, определяющая процесс преобразования допустимых исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов.

Алгоритм решения задачи имеет ряд обязательных свойств:

· дискретност ь — разбиение процесса обработки информации на более простые этапы (шаги выполнения), выполнение которых компьютером или человеком не вызывает затруднений;

· определенность алгоритма — однозначность выполнения каждого отдельного шага преобразования информации;

· выполнимость — конечность действий алгоритма решения задач, позволяющая полу­чить желаемый результат при допустимых исходных данных за конечное число шагов;

· массовость — пригодность алгоритма для решения определенного класса задач.

В алгоритме отражаются логика и способ формирования результатов решения с указа­нием необходимых расчетных формул, логических условий, соотношений для контроля до­стоверности выходных результатов. В алгоритме обязательно должны быть предусмотрены все ситуации, которые могут возникнуть в процессе решения комплекса задач.

1) Системное ПО— это комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой - приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

а) Базовое

- ОС

- Сетевые ОС

- Интерфейсные ОС

б) Сервисное

- Программы обслуживания компьютера

- Программы диагностики компьютера

- Антивирусы

- Архиваторы

- Оболочки ОС

2) Прикладные ПО - программа, предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве операционных систем прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием и проч. посредством операционной системы.

3) Инструментальное ПО - программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ, в отличие от прикладного и системного программного обеспечения. Строго говоря, определение прикладного ПО включает в себя определение инструментального, поэтому инструментальное ПО можно считать обособленным подклассом прикладного ПО.

а) Средства для создания приложений

i) Локальные средства

- Системное программирование

- Среда пользователя

j) Интегрированная среда

б) Case средства