Элементная база вычислительных устройств

Элементная база вычислительных устройств – от первых радиоламп до современных процессоров (цепочка: радиолампы, транзисторы – диоды, триоды, малые интегральные схемы, большие интегральные схемы, их монтаж на плате).
На их основе была создана первая электромеханическая счетная машина.
Ни одно техническое устройство не совершенствовалось так быстро, как компьютер. Каждые 10-12 лет происходил резкий прыжок в их конструкциях, способах производства. Новые модели быстро вытесняли стариков. Возможности и сферы их применения постоянно расширялись, а в отличие от других устройств, например, телевизоров или автомобилей, себестоимость и цена постоянно снижались.
Выделяют пять поколений компьютеров. Каждое поколение характеризуется элементной базой - видом элементов, из которых построена оперативная память и процессор, и развитием программного обеспечения.
Первое поколение (50 года). Элементной базой компьютеров первого поколения были вакуумные электронные лампы, которые сегодня еще можно увидеть в старых телевизорах и радиоприемниках. Тысячи ламп были в металлических шкафах, которые занимали много места. Весила такая машина десятки тонн. Для ее работы требовалась электростанция. Для охлаждения машины использовали мощные вентиляторы. Программирование выполняли в кодах машины, доступ к которой имели только специалисты-профессионалы.
Быстродействие составляло несколько тысяч операций за секунду. Эти машины имели небольшую оперативную память.

Радиолампы


Второе поколение (60 года). Элементной базой компьютеров второго поколения были транзисторы, которые заменили электронные лампы. Транзисторы значительно меньше ламп и потребляют значительно меньше энергии. Поэтому размеры компьютера уменьшились. Возможности же увеличились, поскольку появились языка программирования высокого уровня и программное обеспечение. Программирование стало доступным и для не профессионалов в области компьютеров. В программном обеспечении были заранее разработанные программы решения наиболее типичных задач. Быстродействие машин достигла сотен тысяч операций за секунду. Значительно увеличилась оперативная память. Наиболее распространенными были такие марки машин: "Элиот" (Англия), "Сименс" (ФРГ), "Стретч", "CDC" (США), "Раздаи-2", серия "Минск", "Урал", "Найри", "Мир", "Бзсм-б" (в нашей стране).

Транзисторы


Третье поколение (70 года). Элементная база компьютеров третьего поколения - интегрированные устройства (интегральные схемы, чипы). Интегрированное устройство - это небольшая пластинка из чистого кремния, на которой являются миниатюрные электронные элементы: транзисторы, резисторы и т.п..
Таких элементов на квадратном сантиметре сначала было несколько тысяч. Значительно увеличились быстродействие (до нескольких миллионов операций за секунду) и объем оперативной намятые. Развилось программное обеспечение. Удобство в пользовании открыло широкий доступ к компьютерам. Такая машина может одновременно решать несколько задач, выполняя несколько программ.
Пользователям нет потребности работать непосредственно с внутренностями компьютера не отходя ни на шаг, так как есть пульт управления. Для работы им предоставлены терминалы (клавиатура, дисплей и устройства ввода-вывода), которые могут быть отдалены от компьютера на немалые расстояния. Для сохранения информации используют магнитные ленты и магнитные диски. Магнитные носители информации стали вытеснять перфокарты и перфоленты. Начался переход к информатике. Машины третьего поколения - серия "ІВМ-360", "ІВМ-370" в США, серия ЭС в нашей стране - аналог серии "ІBM". Разработка проекта машины третьего поколения стоила фирме ІBM в 60-х годах 5 миллиардов долларов.

Платы


Четвертое поколение (80 года). Элементной базой компьютеров четвертого поколения являются крупномасштабные интегрированные устройства. Прогресс, в физике, полупроводников дал возможность разместить большое количество элементов на маленьком кристалле кремния (десятки тысяч на квадратном сантиметре). Кроме того, на одном кристалле кремния стало возможно разместить устройство, которое воссоздает работу процессора. Такие кристаллические процессоры называются микропроцессорами. Это обусловило появление микрокалькуляторов, персональных компьютеров, которые можно размещать на обычном рабочем столе, а также мощных много процессорных компьютеров. Увеличились быстродействие (к миллиарду операций за секунду), емкость оперативной памяти, удобство в пользовании. Массовое производство и сбыт обеспечили резкое снижение цен на компьютерную технику.
Пользователь снова сел за пульт управления, но уже персонального компьютера. Мощнейшие машины четвертого поколения: "Эльбрус" в нашей стране, американские машины серии "Крей" и прочие.
На уровне четвертого поколения состоялось деление машин на большие вычислительные машины и персональные компьютеры.

Процессор


Сегодня уже есть несколько поколений собственно персональных компьютеров.
Пятое поколение (90 года). Элементной базой компьютеров пятого поколения стали очень большие масштабные интегрированные устройства, которые содержат сотни тысяч элементов на квадратном сантиметре.

В 1980 г. японское правительство и некоторые фирмы объявили десятилетнюю программу создания компьютерной системы пятого поколения, которое должна была базироваться на использовании искусственного интеллекта, экспертных систем и естественного языка общения. Эту программу назвали "японским вызовом", поскольку авангардная роль в области компьютерной техники сегодня належит США.

 

ГБОУ Школа с углубленным изучением информационных технологий №1368