3 поколение ЭВМ (1968-1973) Работу выполнил ученик 8 А класса Полежаев Станислав. - презентация

1 3 поколение ЭВМ ( ) Работу выполнил ученик 8 А класса Полежаев Станислав

2 Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились. Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились. К машинам третьего поколения относились "Днепр-2", ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС- 1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций - ЕС-1021 и др.), МИР-2, "Наири-2" и ряд других. К машинам третьего поколения относились "Днепр-2", ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС- 1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций - ЕС-1021 и др.), МИР-2, "Наири-2" и ряд других.

3 В СССР в 70-е годы получают дальнейшее развитие АСУ. Закладываются основы государственной и межгосударственной, охватывающей страны - члены СЭВ (Совет Экономической Взаимопомощи) системы обработки данных. Разрабатываются универсальные ЭВМ третьего поколения ЕС, совместимые как между собой (машины средней и высокой производительности ЕС ЭВМ), так и с зарубежными ЭВМ третьего поколения (IBM-360 и др. - США). В разработке машин ЕС ЭВМ принимают участие специалисты СССР, Народной Республики Болгария (НРБ), Венгерской Народной Республики (ВНР), Польской Народной Республики (ПНР), Чехословацкой Советской Социалистической Республики (ЧССР) и Германской Демократической Республики (ГДР). В то же время в СССР создаются многопроцессорные и квазианалоговые ЭВМ, выпускаются мини-ЭВМ "Мир-31", "Мир-32", "Наири-34". Для управления технологическими процессами создаются ЭВМ сериии АСВТ М-6000 и М-7000 (разработчики В.П.Рязанов и др.). Разрабатываются и выпускаются настольные мини-ЭВМ на интегральных микросхемах М- 180, "Электроника -79, -100, -125, -200", "Электроника ДЗ-28", "Электроника НЦ-60" и др. В СССР в 70-е годы получают дальнейшее развитие АСУ. Закладываются основы государственной и межгосударственной, охватывающей страны - члены СЭВ (Совет Экономической Взаимопомощи) системы обработки данных. Разрабатываются универсальные ЭВМ третьего поколения ЕС, совместимые как между собой (машины средней и высокой производительности ЕС ЭВМ), так и с зарубежными ЭВМ третьего поколения (IBM-360 и др. - США). В разработке машин ЕС ЭВМ принимают участие специалисты СССР, Народной Республики Болгария (НРБ), Венгерской Народной Республики (ВНР), Польской Народной Республики (ПНР), Чехословацкой Советской Социалистической Республики (ЧССР) и Германской Демократической Республики (ГДР). В то же время в СССР создаются многопроцессорные и квазианалоговые ЭВМ, выпускаются мини-ЭВМ "Мир-31", "Мир-32", "Наири-34". Для управления технологическими процессами создаются ЭВМ сериии АСВТ М-6000 и М-7000 (разработчики В.П.Рязанов и др.). Разрабатываются и выпускаются настольные мини-ЭВМ на интегральных микросхемах М- 180, "Электроника -79, -100, -125, -200", "Электроника ДЗ-28", "Электроника НЦ-60" и др.

4 Характерной чертой данного периода явилось резкое снижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образом за счет использования интегральных схем. Обычные электрические соединения с помощью проводов при этом встраивались в микросхему. Это позволило получить значение времени доступа до 2х10 -9 с. В этот период на рынке появились удобные для пользователя рабочие станции, которые за счет объединения в сеть значительно упростили возможность получения малого времени доступа, обычно присущего большим машинам. Дальнейший прогресс в развитии вычислительной техники был связан с разработкой полупроводниковой памяти, жидкокристаллических экранов и электронной памяти. В конце этого периода произошел коммерческий прорыв в области микроэлектронной технологии. Характерной чертой данного периода явилось резкое снижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образом за счет использования интегральных схем. Обычные электрические соединения с помощью проводов при этом встраивались в микросхему. Это позволило получить значение времени доступа до 2х10 -9 с. В этот период на рынке появились удобные для пользователя рабочие станции, которые за счет объединения в сеть значительно упростили возможность получения малого времени доступа, обычно присущего большим машинам. Дальнейший прогресс в развитии вычислительной техники был связан с разработкой полупроводниковой памяти, жидкокристаллических экранов и электронной памяти. В конце этого периода произошел коммерческий прорыв в области микроэлектронной технологии. 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. 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.

5 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. 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. 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.

6

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

8 Единая система электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ) ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ЕС ЭВМ) - семейство цифровых вычислительных машин, обладающих широким диапазоном производительности и характеризующихся программной совместимостью машин семейства снизу вверх (т. е. программы, составленные для машин с меньшей производительностью, могут выполняться на машинах с большей производительностью). По конструктивно технологическому исполнению, логической структуре, номенклатуре устройств ввода- вывода и уровню программного обеспечения ЕС ЭВМ относится к 3-му поколению вычислительных машин. ЕС ЭВМ создал коллектив специалистов научно- исследовательских учреждений и предприятий стран- участниц СЭВ - Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, СССР и Чехословакии. Промышленный выпуск первых машин ЕС-1020 и ЕС-1030 начат в ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ЕС ЭВМ) - семейство цифровых вычислительных машин, обладающих широким диапазоном производительности и характеризующихся программной совместимостью машин семейства снизу вверх (т. е. программы, составленные для машин с меньшей производительностью, могут выполняться на машинах с большей производительностью). По конструктивно технологическому исполнению, логической структуре, номенклатуре устройств ввода- вывода и уровню программного обеспечения ЕС ЭВМ относится к 3-му поколению вычислительных машин. ЕС ЭВМ создал коллектив специалистов научно- исследовательских учреждений и предприятий стран- участниц СЭВ - Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, СССР и Чехословакии. Промышленный выпуск первых машин ЕС-1020 и ЕС-1030 начат в 1972.

9 Ядром Единой системы являются 7 процессоров, охватывающих диапазон скоростей вычислений от нескольких тысяч до 2 миллионов операций в 1 секунду. В процессоре реализуются операции с фиксированной и плавающей запятыми и операции над десятичными числами. Для данных и инструкций принято несколько форматов, в основе которых лежит байт и слово из 4 байт. Операции можно производить над половинными, целыми и двойными словами, а также над полями переменной длины. Система адресации в ЕС ЭВМ обеспечивает формирование прямого адреса для обращения к оперативному запоминающему устройству (ОЗУ) емкостью до 16 Мегабайт. Из памяти данные также можно выбирать разными форматами: полусловом, словом, двойным словом и полем переменной длины в пределах байт. Для удобства составления программ с изменением адреса по двум параметрам предусмотрены инструкции с двойной модификацией адреса. Память всех машин имеет защиту памяти по записи и считыванию, организованную путем проверки принадлежности каждого из блоков по 2048 байт к одному из 16 возможных ключей защиты, которые можно менять с помощью программы. Ядром Единой системы являются 7 процессоров, охватывающих диапазон скоростей вычислений от нескольких тысяч до 2 миллионов операций в 1 секунду. В процессоре реализуются операции с фиксированной и плавающей запятыми и операции над десятичными числами. Для данных и инструкций принято несколько форматов, в основе которых лежит байт и слово из 4 байт. Операции можно производить над половинными, целыми и двойными словами, а также над полями переменной длины. Система адресации в ЕС ЭВМ обеспечивает формирование прямого адреса для обращения к оперативному запоминающему устройству (ОЗУ) емкостью до 16 Мегабайт. Из памяти данные также можно выбирать разными форматами: полусловом, словом, двойным словом и полем переменной длины в пределах байт. Для удобства составления программ с изменением адреса по двум параметрам предусмотрены инструкции с двойной модификацией адреса. Память всех машин имеет защиту памяти по записи и считыванию, организованную путем проверки принадлежности каждого из блоков по 2048 байт к одному из 16 возможных ключей защиты, которые можно менять с помощью программы.

10 В процессорах развита система прерываний, которая обеспечивает связь между аппаратными средствами и управляющей программой, быстрый переход от одной программы к другой и эффективную совмещенную работу внешних устройств. Имеется ряд особенностей в структуре процессора, позволяющих строить многомашинные комплексы, взаимодействовать с внешними объектами и работать в реальном масштабе времени. Единообразие структуры (архитектуры) ЕС ЭВМ, в частности состава инструкций (команд) и системы кодирования данных, обеспечивает программную совместимость, что позволяет разрабатывать программы не зависящими от конкретной модели и, следовательно, иметь общую (для большинства машин) операционную систему и прикладные программы. Внутренняя логическая структура и техническая реализация машин семейства различна, а это и приводит к различию в производительности и стоимости. В машинах малой производительности функции нескольких блоков внешней структуры, как правило, реализуются одним аппаратным блоком. Например, формирование адреса выполняется в блоке операций с фиксированной запятой, функции блоков для операций с фиксированной и плавающей запятыми и для операций над полями переменной длины объединяются в одном аппаратном блоке. В процессорах развита система прерываний, которая обеспечивает связь между аппаратными средствами и управляющей программой, быстрый переход от одной программы к другой и эффективную совмещенную работу внешних устройств. Имеется ряд особенностей в структуре процессора, позволяющих строить многомашинные комплексы, взаимодействовать с внешними объектами и работать в реальном масштабе времени. Единообразие структуры (архитектуры) ЕС ЭВМ, в частности состава инструкций (команд) и системы кодирования данных, обеспечивает программную совместимость, что позволяет разрабатывать программы не зависящими от конкретной модели и, следовательно, иметь общую (для большинства машин) операционную систему и прикладные программы. Внутренняя логическая структура и техническая реализация машин семейства различна, а это и приводит к различию в производительности и стоимости. В машинах малой производительности функции нескольких блоков внешней структуры, как правило, реализуются одним аппаратным блоком. Например, формирование адреса выполняется в блоке операций с фиксированной запятой, функции блоков для операций с фиксированной и плавающей запятыми и для операций над полями переменной длины объединяются в одном аппаратном блоке.

11 В ЕС ЭВМ используется также и параллельно- последовательный принцип выполнения операций, например, однобайтовая обработка данных при двухбайтовой выборке ее из ОЗУ в машине ЕС Во всех случаях, когда это допускают требования скорости, используется микропрограммное управление. При побайтовом выполнении простых микроопераций, набор которых невелик, процессор упрощается, одновременно обеспечивается полная программная совместимость благодаря микропрограммной интерпретации полного набора операций, определяемых составом инструкций. Микропрограммы постоянно записаны в специальном быстродействующем ЗУ, допускающем только считывание данных. В наименьшей по производительности модели ЕС-1010 применена программная интерпретация сложных операций. В ЕС ЭВМ используется также и параллельно- последовательный принцип выполнения операций, например, однобайтовая обработка данных при двухбайтовой выборке ее из ОЗУ в машине ЕС Во всех случаях, когда это допускают требования скорости, используется микропрограммное управление. При побайтовом выполнении простых микроопераций, набор которых невелик, процессор упрощается, одновременно обеспечивается полная программная совместимость благодаря микропрограммной интерпретации полного набора операций, определяемых составом инструкций. Микропрограммы постоянно записаны в специальном быстродействующем ЗУ, допускающем только считывание данных. В наименьшей по производительности модели ЕС-1010 применена программная интерпретация сложных операций.

12 Обмен данными между процессором и внешними устройствами (ВУ) осуществляется через каналы и систему стандартного сопряжения с внешними устройствами. Эта система включает логические и аппаратные средства, обеспечивающие стандартную систему связей с четко сформулированными функциями и сигналами с унифицированными электрическими параметрами. После получения от процессора команды начала обмена каналы выполняют основной объем работ по управлению обменом между ВУ и процессором: прием команд процессора и адресацию ВУ. выбор, расшифровку и проверку управляющей информации, посылку управляющих и прием подтверждающих сигналов, обеспечение активных ВУ буферной памятью, проверку правильности передачи, управление запросами на прерывание и так далее. Существующие два типа каналов - селекторный (СК) и мультиплексный (МПК) отличаются по внутренней структуре, режимам работы и назначению. СК осуществляет обмен данными процессора поочередно только с одним из подключенных к нему ВУ, работающим с относительно высокой скоростью передачи данных (магнитные ленты, диски или барабаны), МПК обеспечивает одновременный обмен данными с несколькими ВУ (ориентировочно до 200), работающими с относительно малой или средней скоростью (например, перфокартные, перфолентные и печатающие устройства). Обмен данными между процессором и внешними устройствами (ВУ) осуществляется через каналы и систему стандартного сопряжения с внешними устройствами. Эта система включает логические и аппаратные средства, обеспечивающие стандартную систему связей с четко сформулированными функциями и сигналами с унифицированными электрическими параметрами. После получения от процессора команды начала обмена каналы выполняют основной объем работ по управлению обменом между ВУ и процессором: прием команд процессора и адресацию ВУ. выбор, расшифровку и проверку управляющей информации, посылку управляющих и прием подтверждающих сигналов, обеспечение активных ВУ буферной памятью, проверку правильности передачи, управление запросами на прерывание и так далее. Существующие два типа каналов - селекторный (СК) и мультиплексный (МПК) отличаются по внутренней структуре, режимам работы и назначению. СК осуществляет обмен данными процессора поочередно только с одним из подключенных к нему ВУ, работающим с относительно высокой скоростью передачи данных (магнитные ленты, диски или барабаны), МПК обеспечивает одновременный обмен данными с несколькими ВУ (ориентировочно до 200), работающими с относительно малой или средней скоростью (например, перфокартные, перфолентные и печатающие устройства).

13 Вычислительные машины Единой системы построены на унифицированной конструктивно-технологической базе с широким применением монолитных интегральных схем. Которые размещаются на типовых элементах замены (ТЭЗах), представляющих собой печатные платы стандартных размеров. Уровни унифицированной конструкции панели, несущие до 40 ТЭЗов, рамы и, наконец, стойка с тремя рамами; в результате стойка может нести около 50 тысяч интегральных схем, т. е. обеспечивается очень большая плотность конструкции. Вычислительные машины Единой системы построены на унифицированной конструктивно-технологической базе с широким применением монолитных интегральных схем. Которые размещаются на типовых элементах замены (ТЭЗах), представляющих собой печатные платы стандартных размеров. Уровни унифицированной конструкции панели, несущие до 40 ТЭЗов, рамы и, наконец, стойка с тремя рамами; в результате стойка может нести около 50 тысяч интегральных схем, т. е. обеспечивается очень большая плотность конструкции. В состав внешних устройств ЕС ЭВМ входит комплект накопителей на магнитных лентах, дисках и барабанах, комплект перфокартного и перфолентного оборудования ввода-вывода, устройства построчной печати, пишущие машинки, экранные пульты и графопостроители разного типа. Предусмотрены и средства передачи данных с разной скоростью по телефонным и телеграфным линиям связи. В состав внешних устройств ЕС ЭВМ входит комплект накопителей на магнитных лентах, дисках и барабанах, комплект перфокартного и перфолентного оборудования ввода-вывода, устройства построчной печати, пишущие машинки, экранные пульты и графопостроители разного типа. Предусмотрены и средства передачи данных с разной скоростью по телефонным и телеграфным линиям связи.

14 Операционные системы ЕС ЭВМ, обеспечивающие автоматизацию подготовки и выполнения программ, высокую производительность труда программистов, операторов и обслуживающего персонала, состоят из управляющих и обслуживающих программ, трансляторов с языков программирования и средств генерации системы для конкретного комплекта технических средств, установленных у потребителя. Управляющие программы осуществляют первоначальную загрузку основного ОЗУ и управление вычислительным процессом, включая обработку прерываний, распределение каналов, загрузку программ из библиотеки, параллельное выполнение программ и связь с оператором, а также представляют пользователю широкие возможности в управлении массивами данных. Обслуживающие программы осуществляют объединение отдельно транслируемых модулей в одну или несколько программ, составление перекрывающихся программных фаз и работу с библиотеками программ (копирование, обновление, сжатие и пополнение). В качестве входных языков ЕС ЭВМ приняты автокод (язык ассемблера), АЛГОЛ, ФОРТРАН и КОБОЛ. Системы программирования снабжены средствами отладки и редактирования программ. Программное обеспечение включает также пакеты различных прикладных программ. Операционные системы ЕС ЭВМ, обеспечивающие автоматизацию подготовки и выполнения программ, высокую производительность труда программистов, операторов и обслуживающего персонала, состоят из управляющих и обслуживающих программ, трансляторов с языков программирования и средств генерации системы для конкретного комплекта технических средств, установленных у потребителя. Управляющие программы осуществляют первоначальную загрузку основного ОЗУ и управление вычислительным процессом, включая обработку прерываний, распределение каналов, загрузку программ из библиотеки, параллельное выполнение программ и связь с оператором, а также представляют пользователю широкие возможности в управлении массивами данных. Обслуживающие программы осуществляют объединение отдельно транслируемых модулей в одну или несколько программ, составление перекрывающихся программных фаз и работу с библиотеками программ (копирование, обновление, сжатие и пополнение). В качестве входных языков ЕС ЭВМ приняты автокод (язык ассемблера), АЛГОЛ, ФОРТРАН и КОБОЛ. Системы программирования снабжены средствами отладки и редактирования программ. Программное обеспечение включает также пакеты различных прикладных программ.

15 Конец!!!