ЭВМ второго поколения: элементарная база, программное обеспечение, характеристики

 

Внутренняя  организация и применение

 

Существенный рост производительности и повышение надежности, снижение массы, габаритов и потребляемой мощности значительно повысили спрос  на ЭВМ и расширили область  их применения. Появились предпосылки  для использования ЭВМ в авиации, космонавтике, машиностроении и других быстро развивающихся областях науки  и техники.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 - Рост количества ЭВМ и их суммарной 

производительности  в США

 

Наметились явные тенденции  к значительному росту парка  ЭВМ и их мощностей. На рисунке 4 приведены тенденции развития парка ЭВМ для США по данным, приведенным в книге «Развитие вычислительных машин», авторы Апокин И.А., Мейстров Л.Е.

При этом основные тенденции развития ЭВМ были связаны с совершенствованием элементной базы, поэтому структурная  схема ЭВМ, изображенная на рисунке  ниже, не претерпела кардинальных изменений, по сравнению со структурной схемой ЭВМ первого поколения. Однако, наметились тенденции к распараллеливанию  вычислительных ресурсов ЭВМ и многопрограммному  принципу работы.

ЭВМ, зачастую, содержали несколько  параллельно работающих устройств  управления, несколько оперативных  запоминающих устройств и даже несколько арифметико-логических блоков. Причем часто устройства, выполняющие одну и ту же функцию, могли быть, как однотипные, так и специализированные. Например, могло быть одно центральное арифметико-логическое устройство и несколько вспомогательных устройств, оптимизированных для решения специфических задач.

Так в ЭВМ «Ханиуэлл-800», разработанной  в США в 1960 году, использовалось несколько  параллельно работающих оперативных  запоминающих устройств, подчиняющихся  одному устройству управления. Это  позволяло значительно компенсировать медленную работу схем памяти на магнитных  сердечниках и более эффективно использовать потенциал логических схем. А в ЭВМ «Гамма-60», созданной  во Франции в 1960 году, было несколько  устройств управления, работающих с  одним блоком оперативной памяти. Подобная структурная схема выгодна  при сложной и длительной обработке  данных, сравнительно небольших объемов. ЭВМ RW-400, разработанная в США в 1960 году фирмой «Рамо Вулдридж», была снабжена несколькими независимыми блоками оперативной памяти и несколькими устройствами управления. Такая структурная схема в наибольшей степени соответствовала принципам параллельной работы и позволяла значительно повысить производительность ЭВМ.

Структурная схема ЭВМ второго  поколения, отражающая тенденции развития вычислительной техники, изображена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Структурная схема ЭВМ второго поколения

 

На схеме:

• УВв – устройство ввода;
• УВыв – устройство вывода;
• ОЗУ – одно или несколько оперативных запоминающих устройств;
• АЛУ - одно или несколько арифметико-логических устройств;
• УУ - одно или несколько устройств управления;
• ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.

 

 

Требования к программам

 

Изменение структуры ЭВМ в сторону  использования различных принципов  параллелизма привело к созданию ряда требований, предъявляемых к  многопрограммным ЭВМ, верно сформулированных Б.Л. Райли в книге «Communs ACM»:

1. Программы, вводимые в ЭВМ  или сохраненные в ПЗУ, должны  быть независимы от абсолютных  машинных адресов.

2. Должна иметься система приоритетов  программ, с помощью которой можно  с минимальной задержкой выбирать  соответствующую программу, когда  появляется возможность выбора  между несколькими программами.

3. Должна быть предусмотрена  система, которая сохраняла бы  текущее состояние каждой исполняемой  программы.

4. Любой регистр или любой  другой элемент системы, не  используемый в данный момент  времени, должен быть доступен  для любой другой параллельно  выполняемой программы.

5. Должна быть обеспечена система  прерываний выполняемой программы  методом опроса (устройство управления  переключается в соответствии  с состоянием опрашиваемых устройств)  или методом приостановки (сигналы  из других устройств поступают  в устройство управления и  вызывают соответствующую передачу  управления другой программе).

6. Должны существовать прямые  связи между двумя любыми устройствами  системы, которые могут обмениваться  информацией. Не следует использовать  некое третье устройство в  качестве промежуточного элемента  при обмене.

7. Система должна быть организована  таким образом, чтобы осуществление  наблюдения и управления, необходимых  для выполнения нескольких программ, не требовало бы совсем или  требовало бы минимум дополнительного  времени.

8. Объем преобразования и пересылок  данных внутри системы должен  быть сведен к минимуму.

 

Языки программирования

 

Усложнение структуры ЭВМ второго  поколения, возможность распараллеливания  задач, идеи мультипрограммирования, расширение области применения сделали процесс  программирования сложной, трудоемкой и востребованной работой. Требовались  инструменты для облегчения этой задачи и уменьшения времени разработки программ. Поэтому стали бурно  развиваться алгоритмические языки  программирования. К концу шестидесятых годов их насчитывалось уже более 1000. Среди них наиболее известными были:

• Алгол, разработанный в 1957 году и ориентированный на научно-технические расчеты;
• Фортран, разработанный специалистами фирмы IBM 1957 году для задач численного анализа. Этот язык программирования широко используется и по сей день;
• Кобол, разработанный в США в 1958 году, ориентированный на решение экономических задач;
• Лисп, разработанный в 1958 году в США и ориентированный на символьную обработку данных, и процессы принятия решений. На данный момент широко используется;
• ИПЛ, разработанный в США в Массачусетском Технологическом Институте в 1960 году. Позволял манипулировать словами и выражениями на естественном языке. В этом языке впервые появилось понятие списка;
• ПЛ-1, разработанный фирмой IBM в 1960 году. Универсальный язык программирования. 
  

Операционные  системы второго поколения

 

Характерной особенностью операционных систем второго поколения было то, что они создавались как системы  коллективного пользования с  мультипрограммным режимом работы  и как первые системы мультипроцессорного типа . В мультипрограммных системах несколько пользовательских программ одновременно находятся в основной памяти компьютера, а центральный процессор быстро переключается с задачи на задачу. В случае мультипроцессорных систем единый вычислительный комплекс содержит несколько процессоров. 
 
           В то время начали появляться методы, обеспечивающие независимость программирования от (внешних) устройств. Если в системах первого поколения пользователю, желающему произвести запись данных на магнитную ленту, приходилось в программе задавать конкретный номер физического лентопротяжного устройства, то в системах второго поколения программа пользователя только задавала, что файл должен быть записан на устройстве, имеющем определенное число дорожек и определенную плотность записи. Операционная система сама находила свободное устройство с требуемыми характеристиками и давала оператору ЭВМ указание установить кассету магнитной ленты на это устройство. 
           Были разработаны системы с разделением времени, которые предоставляли пользователю возможность непосредственно взаимодействовать с компьютером при помощи пультов-терминалов телетайпного типа. С системой разделения времени пользователи работают в диалоговом, или интерактивном, режиме. Пользователь печатает запрос для компьютера на своем терминале, компьютер обрабатывает этот запрос с максимально возможной скоростью (часто в течение секунды или менее) и выдает ответ (если требуется) на терминал пользователя. Диалоговый режим работы позволил в значительной степени повысить эффективность процесса разработки и отладки программ. Пользователь системы разделения времени получил возможность обнаруживать и исправлять ошибки буквально за считанные секунды или минуты — вместо того чтобы ждать, зачастую несколько часов или даже дней, пока будут получены результаты пакетной обработки. 
         Появились первые системы реального времени, в которых компьютеры применялись для управления технологическими процессами производства, например на предприятиях по переработке нефти. Были созданы военные системы реального времени, которые обеспечивали постоянный контроль сразу нескольких тысяч пунктов для защиты от внезапного воздушного нападения. Для систем реального времени характерно то, что они обеспечивают немедленную реакцию на предусмотренные события. Если, например, от датчиков системы управления нефтеперерабатывающего предприятия поступят сигналы о том, что температура становится слишком высокой, то может потребоваться немедленное принятие соответствующих мер для предотвращения взрыва. Системы реального времени часто работают со значительной недогрузкой — поскольку для подобных систем гораздо важнее быть в состоянии постоянной готовности и быстро реагировать на предусмотренные события, чем просто быть занятыми большую часть времени. Этот факт позволяет понять, почему такие системы обычно стоят столь дорого.

 

ЭВМ второго поколения

 

Широкое развитие языков программирования еще больше способствовало популярности ЭВМ и их внедрению во все новые  и новые области применения. Перечислим наиболее значимые разработки в области  вычислительной техники, относящиеся  ко второму поколению ЭВМ:

• ТХ-0 - первый экспериментальный компьютер на транзисторах, разработанный в 1953 году в Массачусетском Технологическом Институте (в 1955 году был введен в эксплуатацию).
• TRADIC – одна из первых транзисторных ЭВМ, созданная в США в 1955 году. В ее состав входило 800 транзисторов и 11 000 германиевых диодов.
• Stretch (IBM-7030), разработанная в 1960 годах в США фирмой IBM, оказала сильнейшее влияние на развитие вычислительной техники. В этой ЭВМ были собраны практически все известные на 1960 год достижения в области вычислительной техники. Широкое использование принципов параллельной работы, большой набор команд (свыше 600), огромное количество высококачественных элементов (169000 транзисторов) позволили достичь небывалой производительности. Так операция сложения 64-разрядных чисел с плавающей запятой выполнялась за 1,5 мкс, а операция умножения – за 2,7 мкс. Всего было выпущено 5 экземпляров этой машины.
• FX1, разработана Линкольновской лабораторией технологического института в апреле 1961 года. Основной целью разработки было достижение максимальных вычислительных возможностей, для чего использовались самые передовые достижения в технологии. Например, впервые, в качестве основного запоминающего устройства была использована память на магнитных пленках.
• CDC 6600 – ЭВМ, разработанная фирмой Control Data в 1960 году по заказу комиссии по атомной энергетике США. В этой ЭВМ широко использовались принципы параллельной обработки данных, для которой предназначался центральный процессор с запоминающим устройством на 131 тысячу слов и десять периферийных вычислителей, каждый из которых был снабжен своей памятью на 4096 слов. До выпуска первых ЭВМ на интегральных схемах (1065 год) CCD-6600 оставалась самой быстродействующей ЭВМ в мире. Ее производительность превышала три миллиона операций в секунду.
• Раздан 2, созданная в СССР в 1961 году. ЭВМ предназначалась для научно-технических и инженерных расчетов. Производительность этой ЭВМ составляла примерно 5000 операций в секунду. Оперативное запоминающее устройство было выполнено на ферритовых сердечниках, внешнее запоминающее устройство – накопитель на магнитной ленте.
• Минск-2 – ЭВМ, разработанная Минским заводом вычислительной техники им. Серго Орджоникидзе в 1963 году. Она предназначалась для решения научно-технических и планово-экономических задач.
• МИР - малая электронная цифровая вычислительная машина, разработанная в Институте Кибернетики АН УССР под руководством В. М. Глушкова в 1965 году.
• БЭСМ-6 – ЭВМ, созданная в 1966 году в СССР на элементной базе второго поколения. В ее состав входило 60 000 транзисторов и 200 000 полупроводниковых диодов, а производительность достигала 1 миллиона операций в секунду.

Список можно продолжать еще  очень долго, и все это говорит  о том, что ЭВМ второго поколения  показали, что будущее человечества тесно связано с развитием  и использованием вычислительной техники. С этого момента ЭВМ стали  неотъемлемой частью жизни человечества.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, можно сказать, что ЭВМ второго поколения  были крутыми/некруиыми/революционными/настоящим прорывом/или что-нить в таком духе. Потом скопируй что нить из реферата, пару предложений про эвм. Потом напиши, чем они лучше первого поколения. Кратко. Потом скажи, что история эвм второго поколения интересна. Пару предложений про историю. Ну все, наверно.

Список  использованной литературы

 

1. История развития вычислительной  техники. Ланина Э.П. ИрГТУ, Иркутск – 2001 г.

2. Развитие вычислительной техники.  Апокин И.А. М., "Наука", 1974 г.

3. Химия 8-9 класс. Жуков С.Т.

4. Большая советская энциклопедия. Изд. «Советская энциклопедия», 1978 г.