Второе поколение ЭВМ
Очерк развития информационных систем
Информационная технология
Введение
Домашинная эпоха.Необходимость в информационных технологиях стала актуальной с того момента, когда количество хранимых письменных источников стало велико. В библиотеках древнего мира, а затем в средневековых монастырях, стали создавать каталоги хранимых там рукописей. Это было началом информационных систем, пока ещё не машинных. В связи с этим большие усилия были потрачены на разработку безбумажных способов хранения информации (микрофиши, перфорированные карты и др.). Были исследованы различные методы классификации и индексации информации. Много внимания уделено разработке технологии поиска и поисковых языков. Всё это подготовило почву для применения вычислительных машин. Их использование стало неизбежным, когда накопление новых знаний стало происходить лавинообразно.
Использование ЭВМ.Первая ЭВМ (электронная вычислительная машина) появилась в конце 1945 года в США. При её создании использованы идеи многих учёных и конструкторов, разрабатывавших в течение предыдущего столетия всевозможные механически и электромеханические вычислительные устройства. Первоначально предполагалось создать устройство для решения задач баллистики. Однако, новорожденная оказалась способной решать любые вычислительные задачи.
Размеры этой машины впечатляющи: 4·6·30 метров; вес машины составлял 30 тонн. В ней использовались 18000 электронных ламп, основных элементов её построения.
Созданную машину подвергли критическому анализу. Все замечания, все идеи, высказанные в процессе обсуждений, суммированы и изложены в виде законченной концепции выдающимся учёным XX века – Джоном фон Нейманом. Предложенные Нейманом принципы построения ЭВМ (неймановская архитектура) впервые реализованы при создании английской ЭВМ - EDSAC в 1949 году. С этого момента берёт отсчёт времени новая эпоха - вычислительных машин первого поколения.
Характерные черты машин первого поколения:
• Элементная база - электронные лампы;
• Высокая стоимость и гигантские размеры;
• Штучный или мелкосерийный выпуск;
• Сфера использования - задачи баллистики, физические и конструкторские расчёты;
• Круг пользователей - математики, физики и конструкторы при отсутствии профессиональных программистов.
Машины второго поколения появляются в 1959 году. Их отличительная черта - использование при их создании транзисторов, позволившее:
• Сделать ЭВМ компактнее и дешевле;
• Наладить их серийный выпуск;
• Расширить сферу их применения.
В частности, машины второго поколения стали применяться в бизнесе и банковском деле. Для написания машинных программ созданы специальные языки: Fortran (формульный транслятор) и Algol (алгоритмический язык). Для, накопления информации стали использоваться магнитные ленты. Впрочем, стоимость этих машин была ещё очень велика. Каждая машина занимала особое, довольно большое помещение. Её эксплуатацией занималась группа специалистов: инженеров и программистов. По условиям эксплуатации эта машина должна была работать без выключения из электросети, круглосуточно. Программа вводилась в ЭВМ с перфокарт. Программист сам должен был «набить» программу на перфокартах. Затем в течение 10-15 минут он мог поработать на машине. Очень часто это время давалось ночью.
Новое поколение ЭВМ.Эра машин третьего поколения настала в 1964 году. Точкой отсчёта послужил выпуск фирмой IBM сразу 11 моделей новой вычислительной машины IBM/360. Основой её построения стали микросхемы. Все модели были совместимы и отличались только производительностью и стоимостью. При создании этих машин использовались новые устройства долговременной памяти - магнитные диски, устройства печати АЦПУ и другие новшества. В частности, была разработана программа, управляющая всеми процессами и ресурсами машины, получившая названиеоперационная система. Более точное её наименование «операционная система OS/360». В более ранних машинах были программы, выполнявшие некоторые функции операционной системы, но системами не являлись. Они создавались кустарно, без какого-либо теоретического обоснования. Фирма IBM создание подобных систем поставила на очень солидную теоретическую базу. В частности, в оборот введена новая терминология, ставшая быстро общепринятой. Для программистов, в рамках новой операционной системы, предлагались новые языки: Cobol и PL-1. С PL-1 фирма IBM связывала особые надежды, к сожалению не оправдавшиеся, хотя целое поколение профессиональных программистов писало свои программы именно на этом языке. Резко расширилась и сфера применения новой вычислительной техники. Роль её изменилась. Из вычислительного устройства ЭВМ превратилась в устройство, перерабатывающее информацию. Старое название продолжало применяться к ней только в силу инерции мышления, свойственной человеку. Целью фирмы IBM было расширить рынок сбыта своей продукции, который ограничивался в то время крупными военными корпорациями. Министерством обороны и крупными университетами. Сделанный фирмой рывок позволил включить в число её покупателей банки, страховые компании, промышленные и торговые фирмы.
Поскольку стоимость эксплуатации ЭВМ оставалась большой, индивидуальный выход программиста на машину заменили пакетной обработкой программ. Программы различных пользователей объединялись в один пакет и «прогонялись» специалистом на ЭВМ. На следующий день программист получал распечатку ошибок в его программе. Пакетная обработка стала возможной после создания операционной системы. Через некоторое время появилась возможность коллективного теледоступа к машине.
Развитие вычислительной техники вызвано, в первую очередь, оборонными потребностями, поэтому Советский Союз не оставался в стороне. В начале советские разработки копировались с зарубежных аналогов. Когда научный и производственный потенциалы были накоплены, приступили к оригинальным разработкам. Выдающимся достижением, в частности, стало создание ЭВМ БЭСМ-6, которая делала 1000000 операций в секунду с числами с плавающей запятой.
Тем не менее, появление новой революционной разработки - IBM/360, было полной неожиданностью для СССР. Именно тогда принято неверное стратегическое решение - бросить все силы на копирование серии машин IBM/360. К этому делу привлекли даже наших зарубежных «друзей-демократов». Хотя непосредственную цель - более-менее точное воспроизведение этой серии - достигли, самостоятельное развитие этой отрасли в России было практически уничтожено.
У ЭВМ третьего поколения появились новые области применения. Кроме привычных численных расчётов, они стали перерабатывать большие массивы документальной информации. С этого момента ЭВМ появились в информационно-технических и патентных центрах, и даже - в больших библиотеках (библиотека Конгресса США и др.) Для ввода новых сведений разрабатывают специальную аппаратуру. Для поиска нужных данных придумывают удобные формы представления данных в памяти ЭВМ и поисковые языки (языки описания запросов). Это означает наступление эры внедрения ЭВМ в информационные технологии и радикального преобразования этих технологий.
Появление четвёртого поколения ЭВМ не столь впечатляющее и связано с появлением БИС (больших интегральных схем). Развитие «большой вычислительной; техники» продолжалось, но нас будет интересовать появление принципиально новых устройств - персональных ЭВМ, за которыми прочно укрепилось название персональные компьютеры.
Персональные компьютеры.Основа персоналки - микропроцессор. Первый, имеющий промышленное значение микропроцессор выпущен в 1974 году фирмой Intel. В том же году выпущена первая персоналка - Altair-8800 - первая «народная» ЭВМ стоимостью 337 долл. Это была сенсация рынка. Новый сектор рынка оказался столь перспективным, что в 1981 году фирма-гигант IBM выпустила свою серию персоналок - PC/XT/AT, которая стала лидирующей.
Чем же принципиально отличаются персоналки от своих предшественниц? Самым существенным является экономический фактор - дешевизна микропроцессоров и других компонентов. Все остальные показатели производные.
Подводя итоги развития основы информационных технологий - вычислительной техники, отметим следующее. Главным и определяющим в развитии ЭВМ являлась элементная база, т.е. те физические принципы и устройства, используемые при создании машин. Сначала это были электронные лампы, затем транзисторы, после - интегральные схемы. С появлением новых элементов, менялась технология производства, архитектура машин, появлялись новые сферы их применения. Важную роль сыграло появление новых вспомогательных или периферийных устройств: магнитных дисков, графических дисплеев, клавиатуры и т.д. Первые ЭВМ были организованы как более-менее монолитные устройства, поставляемые на рынок единственным производителем. Современные персоналки - это набор отдельных модулей, производимых различными фирмами, согласованно объединённых для совместной работы. Принципы такой совместимости:
• Общая шина;
• Контроллеры устройств;
• Драйверы устройств.
Общая шина объединяет отдельные устройства и позволяет подключать новые устройства к общей системе, изменяя её конфигурацию. По шине передаются команды и данные.
Контроллеры устройств - специальные микросхемы - позволяют преобразовывать сигналы, специфические для данного устройства, в сигналы компьютера; управляют работой устройства.
Операционная система -это специальные программы, позволяющие согласовать работу компьютера и данного устройства.
Операционная система обычно имеет большую коллекцию драйверов, но иногда этого оказывается недостаточно. Поэтому каждое новое устройство должно сопровождаться драйвером (на дискете).
Дешевизна современных «персоналок» и простота их эксплуатации сделали возможным индивидуальное владение ими.
Дальнейшие шаги развития - создание сетей компьютеров: сначала локальных, а затем глобальных. «Персоналка», включённая в сеть, может использовать информационные ресурсы, принадлежащие этой сети. Появилась принципиальная возможность использовать данные, хранящиеся в научных, информационных и документальных центрах всего мира. Более того, рядовой пользователь получил доступ к информации, хранимой в местах её появления (информационные агентства, валютная биржа, туристические агентства и т.п.)
Итоги и перспективы развития.В качестве технической основы создания информационных систем предлагались различные способы и устройства, но наиболее подходящим оказалось использование для этих целей ЭВМ (электронных вычислительных машин) или, как теперь их чаще называют — компьютеров (лат. comput - считать).
Первоначально (1950-1965) компьютеры использовались исключительно для научно-технических расчётов. Использование компьютеров для накопления, поиска и обработки документальных данных стало возможным после создания новых способов хранения и обработки данных, в частности, магнитных дисков (1966). Началась эпоха внедрения компьютеров в бизнес, банковское дело, экономику и т.п. Широкое распространение компьютеров как основы информационных систем наступило с момента внедрения в массовое производство микропроцессоров и персональных ЭВМ, созданных на их основе (1981).
Новый шаг в развитии информационных систем - создание и широкое распространение компьютерных сетей. Финальная часть этого процесса - появление межсетевой системы - Internet (правильнее было бы написать: Inter Net - между сетями). По всемирным сетям (Интернету) передаются не только компьютерные данные, но и телевизионные и телефонные сигналы. Сеть доступна практически всем без ограничений, никому конкретно не принадлежит, не замыкается в национальных границах и позволяет:
• получать информацию,
• посылать почту,
• вести диалог,
• просматривать торговые каталоги и делать покупки, не выходя из дома.
Ни одно орудие труда не совершенствовалось так быстро, Как компьютеры. За 50 лет несколько раз менялась материальная база их создания. Каждое такое изменение приводило к появлению нового поколения ЭВМ, к радикальному пересмотру методов работы с ними и расширению сферы их применения.
На очереди новые сферы применения компьютеров:
• Автоматический мониторинг окружающей среды;
• Обеспечение безопасности жилища;
• Дистанционное обучение и торговля и другие.