§ 6. Поколения электронной вычислительной техники

Определения и обозначения

Вакуумная лампа – электронный прибор, используемый в качестве усилителя или выключателя электронного сигнала. В первом поколении ЭВМ вакуумные лампы были основными элементами, но из-за большого размера и энергопотребления они устарели. Они требовали много энергии и часто перегорали.

Транзистор – полупроводниковый прибор, используемый для усиления или переключения электронных сигналов. Транзисторы меньше, надежнее и потребляют меньше энергии, чем вакуумные лампы, что позволило создать более компактные и эффективные компьютеры.

Интегральная схема (ИС) – миниатюрная электронная схема, состоящая из большого количества транзисторов и других компонентов, размещенных на одном кристалле полупроводника. ИС позволяют значительно уменьшить размеры и повысить производительность ЭВМ.

Микропроцессор – центральный процессор (ЦП), реализованный на одном чипе. Это позволило создать персональные компьютеры и совершило революцию в компьютерной технике.

Элементная база – набор электронных компонентов, используемых для построения ЭВМ. Развитие ЭВМ напрямую связано с развитием и совершенствованием элементной базы.

Как это устроено

Развитие ЭВМ – это последовательная смена технологий. Основная проблема первых ЭВМ заключалась в их габаритах, высокой стоимости, огромном энергопотреблении и низкой надежности. Эти проблемы не могли быть решены путем простого увеличения количества лампочек. Требовался принципиально новый подход к созданию электронных компонентов.

Переход к транзисторам стал настоящим прорывом. Транзисторы не только меньше по размеру, чем вакуумные лампы, но и потребляют гораздо меньше энергии, что, в свою очередь, уменьшает тепловыделение и повышает надежность. Меньший размер означал, что в компьютер можно было поместить больше транзисторов, увеличивая его вычислительную мощность.

Интегральные схемы стали следующим важным шагом. Представьте себе, что тысячи транзисторов и других элементов можно разместить на крошечном кремниевом чипе! Это позволило еще сильнее уменьшить размеры ЭВМ, увеличить их производительность и надежность. По сути, интегральные схемы скомбинировали множество транзисторов, выполняя при этом более сложные функции.

Создание микропроцессора стало кульминацией этого процесса. Микропроцессор – это целый центральный процессор, размещенный на одном чипе. Это позволило создать персональные компьютеры, которые были доступны для широкого круга людей. Теперь, чтобы получить компьютер, не нужно было строить огромную машину, занимающую целую комнату.

Поколения ЭВМ и их характеристики

Эта таблица наглядно демонстрирует, как менялась элементная база и характеристики ЭВМ с течением времени. Важно помнить, что это условное разделение, и внутри каждого поколения шли свои собственные улучшения и разработки.

Разбор задач

Задача: Сравните производительность ЭВМ первого и второго поколений. Если ЭВМ первого поколения выполняла 100 операций в секунду, то ЭВМ второго поколения выполняет 10000 операций в секунду. Во сколько раз выросла производительность?

1. Понимание условия: Нам нужно найти, во сколько раз производительность ЭВМ второго поколения больше производительности ЭВМ первого поколения.
2. Составление выражения: Чтобы узнать, во сколько раз одна величина больше другой, нужно большую величину разделить на меньшую. В данном случае это 10000 / 100.
3. Вычисление: 10000 / 100 = 100.
4. Ответ: Производительность ЭВМ второго поколения выросла в 100 раз по сравнению с ЭВМ первого поколения.

Типичные ошибки

Ошибка: Считают, что каждое поколение ЭВМ резко обрывает предыдущее. Важно понимать, что переход происходит постепенно, и некоторые технологии первого поколения могли использоваться и в последующих. Например, лампы ещё широко применялись в военной технике, пока не были полностью заменены транзисторами.

Ошибка: Игнорируют роль программного обеспечения. Развитие ПО шло параллельно с развитием аппаратной части и также вносило существенный вклад в повышение возможностей ЭВМ. Даже самую мощную машину нельзя использовать, если для неё нет соответствующего программного обеспечения.

Ошибка: Не различают понятия «ЭВМ» и «компьютер». Компьютер – более широкое понятие, которое включает в себя не только аппаратную часть, но и программное обеспечение. ЭВМ – это, скорее, исторический термин, относящийся к первым компьютерам.

Ошибка: Считают, что дальнейшего развития ЭВМ больше не произойдет. На самом деле, развитие продолжается, и уже говорят о пятом и шестом поколениях ЭВМ, основанных на новых принципах обработки информации.

Связь с другими темами

Для понимания темы необходимо знать основы устройства компьютера и принципы работы электронных схем. Вы должны понимать, как устроены основные компоненты компьютера и как они взаимодействуют друг с другом.

Знания о поколениях ЭВМ пригодятся при изучении истории компьютерной техники и перспектив развития современных технологий. Понимание этапов развития поможет вам осознать, где мы находимся сейчас и куда движемся в будущем.

Что запомнить

• Первое поколение ЭВМ использовало вакуумные лампы и было очень громоздким.
• Второе поколение ЭВМ перешло на транзисторы, что уменьшило размеры и повысило надежность.
• Третье поколение ЭВМ использовало интегральные схемы.
• Четвертое поколение ЭВМ основано на микропроцессорах.
• Каждое последующее поколение ЭВМ характеризуется увеличением производительности, уменьшением размеров и снижением энергопотребления.
• Развитие ЭВМ не останавливается, и продолжаются исследования в области новых поколений.
• Переход к новым поколениям ЭВМ всегда связан с развитием элементной базы.