Отечественные ЭВМ

    Муниципальное общеобразовательное учреждение Промышленно-коммерческий лицей. 
 
 
 
 
 

    Реферат по теме: «Отечественные ЭВМ» 

    Выполнила ученица 10 «Г» класса Назарова Наташа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Г.Владимир, 2011г 

    План.

    I.Вступление. 

    II. Разработка отечественных ЭВМ. 

    III. Поколения Эвм: 

1. Первое поколение  ЭВМ;

    2) Второе поколение ЭВМ;

    3) Третье поколение ЭВМ;

    4) Четвертое поколение ЭВМ;

    5)Пятое  поколение ЭВМ. 

    IV. Выпуск советских моделей персональных машин. 

    V. Работа над двумя последними советскими суперЭВМ. 

    VI. Работа над третьим представителем семейства «Эльбрусов». 

    VII. Роль компьютеров в жизни. 

    Вступление.

    Начало  компьютерной эрой принято отсчитывать  со времени появления первой цифровой электронной вычислительной машины, созданной американскими инженерами. Запущенная впервые весной 1945 года и анонсированная в 1946 году, она является прообразом миллионов современных  компьютеров. Отдавая должное создателям первой вычислительной машины, необходимо напомнить, что и наша история развития отечественной компьютерной техники насчитывает немало славных страниц. Разработанные первоначально исключительно для военных целей, электронные вычислительные машины (ЭВМ) или, как их стали называть в последние годы, компьютеры сегодня используются практически во всех сферах человеческой деятельности – от решения сложнейших оборонных задач и управления промышленными объектами до образования, медицины и даже досуга. Сегодня компьютерные средства представлены довольно сложными системам многофункционального назначения. Однако начало компьютерной эры было положено в середине XX века сравнительно примитивными, конечно, по нынешним меркам, устройствами, созданными на основе электронных ламп.

    Разработка  отечественных ЭВМ.

    1948 год

    Разработка  первого в СССР проекта цифровой электронной вычислительной машины под руководством Исаака Семеновича Брука и Башира Искандаровича Рамеева.

    В 1948 г. И.С.Брук совместно с Б.И.Рамеевым составил отчет о принципах действия электронной цифровой вычислительной машины. Первое в СССР авторское свидетельство на изобретение цифровой ЭВМ на имя И.С.Брука и Б.И.Рамеева датировано декабрем 1948г. Обоснование принципов построения ЭВМ с хранимой в памяти программой, независимо от Джона фон Неймана, было подготовлено С.А.Лебедевым в октябре-декабре 1948 года. В результате проводимых в СССР исследований руководимый С. А. Лебедевым году коллектив в 1948 разработал и предложил первый проект отечественной цифровой электронной вычислительной машины. В дальнейшем под руководством академика С. А. Лебедева и В. М. Глушкова разрабатывается целый ряд отечественных ЭВМ. Сначала это была МЭСМ – малая электронная счетная машина (1951 год, Киев), затем БЭСМ – быстродействующая электронная счетная машина (1952 год, Москва). Параллельно с ними реализовывались линейки «Стрела», «Урал», «Минск», «Раздан», «Наири», серия «М» и др. В ноябре 1950 году произведен первый пробный пуск макета малой электронной счетной машины МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина) под руководством С.А.Лебедева. И это только небольшая часть из многих десятков наименований реализованных проектов. Примеров же реализации достижений отечественных ученых и инженеров довольно много.

    1951 год

    Приемка Государственной комиссией МЭСМ - первая электронная счетная машина в континентальной Европе с хранимой в памяти программой.  
Быстродействие более 100 операций в секунду. Первоначально машина была 16-разрядной, но затем разрядность была увеличена до 20.

    1952 год

    Завершение  отладки и запуск первой в Российской федерации малогабаритной электронной  автоматической цифровой машина (АЦВМ) М-1 (с хранимой программой). Основные идеи построения М-1 были предложены И. С. Бруком и Н. Я. Матюхиным, тогда молодым инженером, окончившим радиотехнический факультет МЭИ, впоследствии членом-корреспондентом АН СССР. М-1 была запущена в опытную эксплуатацию в начале 1952 г, примерно одновременно с МЭСМ созданной С. А. Лебедевым в Киеве.  
Содержала 730 электронных ламп, рулонный телетайп, впервые применена двухадресная система команд. Производительность 15-20 операций в секунду. ОЗУ 256 25-разрядных слов. В дальнейшем были разработаны ЭВМ М-2 и М-3.

    Классическая  архитектура компьютера, называемая сейчас архитектурой фон Неймана, была разработана И.С.Бруком и Н.Я.Матюхиным совершенно самостоятельно. Отчет Принстонского университета (США) Burks A.W., Goldstine H.H., Neuman J. "Preliminary discussion of the logical design of an electronic computing instrument" был известен в США с 1946 г, но опубликован впервые в сокращенном виде в 1962 г, а полностью - в 1963 г. Его русский перевод появился в Кибернетическом сборнике № 9 за 1964 год.  

    1953 год

    Выпуск  первых в СССР промышленных образцов ЭВМ " Стрела" (руководители проекта Ю.Я.Базилевский и Б.И.Рамеев). Быстродействие 2000 операций в секунду.

    Группа  под руководством И.С.Брука сдала в эксплуатацию машину М-2, которая положила начало созданию экономичных машин среднего класса. 
В машине использовалось 1879 ламп. Быстродействие - 2000 операций в секунду. Для ввода использовались электромеханические и фотоэлектрические устройства перфоввода. Входных устройством служил телеграфный телетайп. Постоянная память - магнитный барабан на 512 чисел.

    1955 год

    Под руководством С.А.Лебедева и З.Л.Рабиновича введен в эксплуатацию СЭСМ - первый в Союзе матрично-векторный процессор.

    1950-е  годы

    Под руководством Б.И.Рамеева разработаны первые в СССР универсальные ЭВМ общего назначения Урал-1, Урал-2, Урал-3, Урал-4 (ламповые). А в 60-е годы создано первое в СССР семейство программно и конструктивно совместимых универсальных ЭВМ общего назначения Урал-11, Урал-14, Урал-16 (полупроводниковые). В проекте принимали участие Б.И.Рамеев, В.И.Бурков, А.С.Горшков. 

    1956 год

    С.А.Лебедев  впервые в СССР выдвинул идею многопроцессорной  системы.   Появился первый советский транзистор. 

    1958 год

    В МГУ им. М.В. Ломоносова коллективом  под руководством Николая Петровича  Брусенцова была создана машина Сетунь (производившаяся серийно в 1962—1964 годах) Это была машина второго поколения, построенная на неполупроводниковой элементной базе. Сетунь была первой в мире машиной, у которой в качестве системы счисления  использовалась троичная система с цифрами 0, 1, —1.

    1959-1965 года

    Разработка  первых в СССР машин для инженерных расчетов Промiнь и Мир - предшественников будущих персональных ЭВМ, руководители проекта В.М.Глушков и С.Б.Погребинский. 
 

    1960 год

    Создание  первой в СССР полупроводниковой  управляющей машины широкого назначения Днепр, руководители проекта - В.М.Глушков и Б.Н.Малиновский.  
ЭВМ включала аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.  
Выпускалась на протяжении 10 лет. 

    1961 год

    В.М.Глушков  разработал теорию цифровых автоматов  и высказал идею мозгоподобных структур ЭВМ.

    Разработан  язык программирования Альфа, являющийся расширением Алгола-60 и содержащий ряд важных новшеств: инициирование  переменных, введение многомерных значений и операций над ними, что позднее  было повторено в Алголе-68, ПЛ/1, Аде. Руководитель разработки - А.П.Ершов. 

    1962 год

    Тетива первой советской ЭВМ на полупроводниках, и первая в Союзе машина с микропрограммным управлением. В этой машине было реализовано разделение памяти данных и памяти программ (хранение программ в постоянной памяти) — важные для повышения надежности ЭВМ свойства.  
Арифметическое устройство Тетивы использовало только прямые коды операндов. Такое арифметическое устройство было более дорогим, чем известные, но самым быстрым и самоконтролируемым. Руководитель проекта - Н.Я.Матюхин. ЭВМ Тетива использовалась для систем ПВО. 

    1963 год

    Запущена  в серийное производство ЭВМ Промiнь. В этой машине впервые в мире использовалось ступенчатое микропрограммное управление. К сожалению, новая схема управления не была запатентована, т.к. СССР не входил в Международный патентный союз и не могли заниматься патентованием и приобретением лицензий. 
Еще одним новшеством было использование памяти на металлизированных картах. 

    1965 год

    Была  выпущена ЭВМ МИР (Машина для Инженерных Расчетов), которая могла разместиться в небольшой комнате. Пользователь работал за столом с электрофицированной пишущей машинкой (с ее помощью осуществлялись ввод и вывод информации).Для работы на этой ЭВМ применялся язык программирования Алмир-65, представляющий собой "русифицированное развитие" языка Алгол-60.

    1966 год

    В.М.Глушков  и З.Л.Рабинович предложили идею схемной реализации языков высокого уровня. 

    1967 год

    Первое  в СССР использование виртуальной  памяти и асинхронной конвейерной  структуры ЭВМ (С.А.Лебедев, БЭСМ-6). Выпущена новая модель ЭВМ МИР-1, в которой предусмотрен ввод с перфоленты и вывод на нее. 
В 1967 году в Лондоне, где демонстрировалась ЭВМ МИР-1, она была куплена американской фирмой IBM. Как выяснилось позже, американцы купили машину не столько для того, чтобы считать на ней, сколько для того, чтобы доказать своим конкурентам, запатентовавшим в 1963 году принцип ступенчатого микропрограммирования, что русские давно об этом принципе знали и реализовали в серийно выпускаемой машине. В действительности, этот принцип применен ранее - в ЭВМ Промiнь.  

    1969 год

    В ЭВМ МИР-2 впервые применен дисплей  со световым пером, обеспечивающий оперативный  вывод, контроль, редактирование информации и отображение на экране промежуточных  и окончательных результатов  решения задач. Использовалась внешняя  память на магнитных картах; язык программирования - Аналитик (расширение языка Алмир). 

    1974 год

    В.М.Глушковым, В.А.Мясниковым, И.Б.Игнатьевым предложены принципы построения рекурсивной (не неймановской) ЭВМ. М.А.Карцевым реализована первая в мире многоформатная векторная структура ЭВМ.

    В 70-е годы М.А. Карцев впервые в  мире предложил и реализовал концепцию  полностью параллельной вычислительной системы на базе ЭВМ М-10 - с распараллеливанием на всех четырех уровнях: программ, команд, данных и слов. А в 1978 году разработал проект первой в СССР векторно-конвейерной  ЭВМ М-13. 

1978 год

    Под непосредственным руководством Всеволода  Сергеевича Бурцева. для создания сложных боевых систем разрабатывается первая высокопроизводительная полупроводниковая ЭВМ 5Э92б с повышенной структурной надежностью и достоверностью выдаваемой информации, основанной на полном аппаратном контроле вычислительного процесса. В этой ЭВМ впервые был реализован принцип многопроцессорности, внедрены новые методы управления внешними запоминающими устройствами, позволяющие осуществлять одновременную работу нескольких машин на единую внешнюю память.  
Все это дало возможность по-новому строить вычислительные управляющие и информационные комплексы для систем противоракетной обороны, управления космическими объектами, центров контроля космического пространства и другие. Многомашинные вычислительные комплексы с автоматическим резервированием хорошо зарекомендовали себя на боевых дежурствах.  

1979год

    Закончены работы по созданию многопроцессорного вычислительного комплекса Эльбрус-1 общей производительностью 15 млн.опер./сек. 
 
 

1984 год

    Успешно завершены Государственные испытания  десятипроцессорного многопроцессорного вычислительного комплекса Эльбрус-2 производительностью 125 млн. опер./сек. Эльбрус-1 и Эльбрус-2 освоены в серийном производстве. 
При создании этих комплексов были решены принципиальные вопросы построения универсальных процессоров предельной производительности. Так динамическое распределение ресурсов сверхоперативной памяти исполнительных устройств и ряд других решений, впервые используемых в схемотехнике, позволили в несколько раз увеличить производительность каждого процессора. С целью дальнейшего повышения производительности комплекса были решены фундаментальные вопросы построения многопроцессорных систем, такие как исключение взаимного влияния модулей на общую производительность, обеспечение обезличенной работы модулей и их взаимной синхронизации.  

    1989 год

    В 1989 году завершается работа над двумя  последними советскими суперЭВМ ЭЛЬБРУС, основанная на новом не Фон-Неймановском принципе. ЭВМ обеспечивала существенное распараллеливание вычислительного процесса на аппаратном уровне. Эта архитектура использует новейшие принципы оптической обработки информации, обладает высокой регулярностью структуры и позволяет достичь производительности 1010 - 1012 опер./сек. Принципиальной особенностью предлагаемой архитектуры является автоматическое динамическое распределение ресурсов вычислительных средств между отдельными процессами и операторами. Решение этой проблемы освобождает человека от решения задачи распределения ресурсов при программировании параллельных процессов в многомашинных и многопроцессорных комплексах. Работы по исследованию и созданию новых архитектур ЭВМ проводились в рамках "Программы Основных направлений фундаментальных исследований и разработок по созданию оптической сверхвысокопроизводительной вычислительной машины Академии наук".Коллектив разработчиков «Электроники СС БИС» возглавлял Владимир Андреевич Мельников (18.08.1928-7.05.1993), соратник Лебедева по многим проектам ИТМиВТ. 

    Поколения Эвм.

    Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято  делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений - за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это прежде всего их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим - к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

    Первое  поколение ЭВМ (1948 — 1958 гг.)

    ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали электронные лампы и реле; оперативная память выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках.

    Машины  предназначались для решения  сравнительно несложных научно-технических  задач. К этому поколению ЭВМ  можно отнести: МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, “Стрела”, “Минск-1”, “Урал-1”, “Урал-2”, “Урал-3”, M-20, "Сетунь", БЭСМ-2, "Раздан". Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2—3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных знаков. В 1958 г. появилась машина M-20 с памятью 4К и быстродействием около 20 тысяч операций в секунду. В машинах первого поколения были реализованы основные логические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепции Джона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе и исходным данным (числам). Этот период явился началом коммерческого применения электронных вычислительных машин для обработки данных. В вычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы и внешняя память на магнитном барабане. Они были опутаны проводами и имели время доступа 1х10-3 с. Производственные системы и компиляторы пока не появились. В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти на магнитных сердечниках. Надежность ЭВМ этого поколения была крайне низкой.Большим недостатком первого поколения в том, что изначально данные машины разрабатывались для выполнения арифметических задач. И решение на них каких либо аналитических задач было весьма трудоемко.

    Компьютеры первого поколения в Росси появились с опозданием. Отечественная ЭВМ БЭСМ явилась первой и одной из самых быстродействующих в континентальной Европе.

    Второе  поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг.)

    Элементной  базой машин этого поколения  были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения  различных трудоемких научно-технических  задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов  в электронных схемах существенно  увеличело емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д. К ЭВМ второго поколения относятся:  

    ЭВМ М-40, -50 для систем противоракетной  обороны;

    Урал -11, -14, -16 - ЭВМ общего назначения, ориентированные  на решение инженерно-технических  и планово-экономических задач;

    Минск -2, -12, -14 для решения инженерных, научных  и конструкторских задач математического  и логического характера;

    Минск-22 предназначена для решения научно-технических и планово-экономических задач;

    БЭСМ-3 -4, -6 машин общего назначения, ориентированных  на решение сложных задач науки  и техники;

    М-20, -220, -222 машина общего назначения, ориентированная  на решение сложных математических задач;

    МИР-1 малая электронная цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения  широкого круга инженерно-конструкторских  математических задач,

    "Наири" машина общего назначения, предназначеная для решения широкого круга инженерных, научно-технических, а также некоторых типов планово-экономических и учетно-статистических задач;

    Рута-110 мини ЭВМ общего назначения;

    и ряд других ЭВМ.  

    ЭВМ БЭСМ-4, М-220, М-222 имели быстродействие порядка 20—30 тысяч операций в секунду  и оперативную память—соответственно 8К, 16К и 32К. Среди машин второго поколения особо выделяется БЭСМ-6, обладающая быстродействием около миллиона операций в секунду и оперативной памятью от 32К до 128К (в большинстве машин используется два сегмента памяти по 32К каждый).  

    Данный  период характеризуется широким  применением транзисторов и усовершенствованных  схем памяти на сердечниках. Большое  внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода. В конце указанного периода появились универсальные и достаточно эффективные компиляторы для Кобола, Фортрана и других языков.

    Была  достигнута уже величина времени  доступа 1х10-6 с, хотя большая часть элементов вычислительной машины еще была связана проводами.

    Вычислительные  машины этого периода успешно  применялись в областях, связанных  с обработкой множеств данных и решением задач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учреждениях  и банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработки  данных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных. Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически не использовались.

    Именно  в этот период возникла профессия  специалиста по информатике, и многие университеты стали предоставлять  возможность получения образования  в этой области. 

    Третье  поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг.)

    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. 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.  

    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.  

    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.  

    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.