Технические и программные средства реализации информационных процессов.Поколения ЭВМ

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

поволжский  государственный университет сервиса 
 

      Кафедра: « Прикладная математика и информатика» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ

на тему: «Технические и программные средства реализации информационных процессов.Поколения ЭВМ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студентка:

Семёнова  Наталья Евгеньевна

Группа: ТД-101

Преподаватель:

Шляпкин А.В. 

Тольятти,2010г 

Содержание 

Введение………………………………………………… 

Механические  первоисточники……………………….. 

Математические  первоисточники…………………….. 

Электромеханические вычислительные машины……. 

Электронные лампы……………………………………. 

ЭВМ первого  поколения……………………………….. 

ЭВМ второго  поколения……………………………….. 

ЭВМ третьего поколения……………………………..... 

ЭВМ четвертого поколения……………………………. 

Характерные свойства ЭВМ четвертого поколения…. 

Пятое поколение  ЭВМ: 1990-настоящее время………. 

Заключение……………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   Во все  времена людям нужно было считать.  В туманном доисторическом прошлом  они считали на пальцах или  делали насечки на костях. Примерно  около 4000 лет назад, на заре  человеческой цивилизации, были  изобретены уже довольно сложные  системы счисления, позволявшие осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, проводить другие вычисления. Несколько тысячелетий спустя, появились первые ручные вычислительные инструменты. А в наши дни сложнейшие вычислительные задачи, как и множество других операций, казалось бы, не связанных с числами, решаются при помощи “электронного мозга”— компьютера.

    Слово  «компьютер» означает «вычислитель»,  т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации  обработки данных, в том числе  вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д.  Все еще очень хорошо помнят служившие верой и правдой до конца XX века русские счеты которые работали в десятичной позиционной системе, и в учебниках по торговому вычислению еще в 80-е годы прошлого века присутствовали главы, посвященные методам работы на них. Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных.

   В первой  половине XIX в. английский математик  Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер 
(Бэббидж называл его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках). Однако довести до конца эту работу Бэббидж не смог — она оказалась слишком сложной для техники того времени.

    Первые  компьютеры использовались в  основном в военно-промышленном  комплексе, но со временем область  их применения постепенно расширялась  и теперь в каждом третьем доме есть компьютер. Современный человек уже не может существовать без вычислительной техники: компьютеры управляют производством и распределением электроэнергии, производят расчёты в банках, обеспечивают безопасное движение железнодорожного и воздушного транспорта, составляют прогнозы погоды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Механические  первоисточники 

   Начало  развития технологий принято  считать с Блеза Паскаля, который  в 1642г. изобрел устройство, механически  выполняющее сложение чисел. Его  машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля имела размеры 36´13´8 сантиметров, этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие изобретения в области вычислительной техники.

   Следующего  этапного результата добился  выдающийся немецкий математик  и философ Готфрид Вильгельм  Лейбниц, высказавший в 1672 году  идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию. Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100´30´20 сантиметров.

   В первой  половине XIX в. английский математик  Чарльз Бэббидж попытался построить  универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер 
(Бэббидж называл его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт — карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий.Особенностью Аналитической машины стало то, что здесь впервые был реализован принцип разделения  информации на команды и данные.Данные вводились в механическую память путем установки блоков шестерен, а потом обрабатывались с использованием команд, которые вводились с перфорированных карт. Однако довести до конца эту работу Бэббидж не смог — она оказалась слишком сложной для техники того времени. 

Математические  первоисточники

Двоичная  система счисления 

Лейбниц (Leibniz, Leibnitz) Готфрид Вильгельм (21.VI.1646, Лейпциг - 14.XI.1716, Ганновер) - немецкий философ-идеалист, математик, ученый-энциклопедист. Основатель и президент Берлинской Академии Наук. В области математики важнейшей заслугой Лейбница является разработка (наряду с Ньютоном) дифференциального и интегрального исчисления, имевшая огромное значение для дальнейшего развития математики и естествознания. Лейбниц свел частные приемы для решения математических задач, существовавшие до него, в целостную систему понятий анализа.

   Лейбниц первый понял значсение и роль двоичной системы счисления. В рукописи на латинском языке, написанной в марте 1679 года Лейбниц разъясняет, как выполнять вычисление в двоичной системе, в частности умножение, а позже в общих чертах разрабатывает проект вычислительной машины, работающей в двоичной системе счисления. Вот что он пишет:"Вычисления такого рода можно было бы выполнять и на машине. Несомненно, очень просто и без особых затрат это можно сделать следующим образом: нужно проделать отверстия в банке так, что бы их можно было открывать и закрывать. Открытыми будут те отверстия, которые соответствуют 1, а закрытыми соответсвующие 0. Через открытые отверстия в желоба будут падать маленькие кубики или шарики, а через закрытые отверстии ничего не выпадет. Банка будет перемещаться и сдвигаться от столбца к столбцу, как того требует умножение. Желоба будут представлять столбцы, причем ни один шарик не может попасть из одного желоба в какой либо другой, пока машина не начнет работать...". В дальнейшем в многочисленных паисьмах и в трактате "Explication de l`Arithmetique Binairy" (1703) Лейбниц снова и снова возвращался к двоичной арифметике. Идея Лейбница об использовании двоичной системы счисления в вычислительных машинах останется забытой в течение 250 лет.

     Электромеханические вычислительные машины

Классификация по назначению- один из наиболее ранних методов классификации. Он связан с  тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие  ЭВМ( электро вычислительные машины), мини- ЭВМ, микро- ЭВМ и персональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции. В первые десятилетия XX века конструкторы обратили внимание на возможность применения в счетных устройствах новых элементов – электромагнитных реле. В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе, построил вычислительное устройство, работающее на таких реле.

Почти одновременно, в 1943 году, американец Говард Эйкен  с помощью работ Бэббиджа на основе техники XX века – электромеханических реле – смог построить на одном из предприятий фирмы IBM легендарный гарвардский «Марк-1» (а позднее еще и «Марк-2»). «Марк-1» имел в длину 15 метров и в высоту 2,5 метра, содержал 800 тысяч деталей, располагал 60 регистрами для констант, 72 запоминающими регистрами для сложения, центральным блоком умножения и деления, мог вычислять элементарные трансцендентные функции. Машина работала с 23-значными десятичными числами и выполняла операции сложения за 0,3 секунды, а умножения – за 3 секунды. Однако Эйкен сделал две ошибки: первая состояла в том, что обе эти машины были скорее электромеханическими, чем электронными; вторая – то, что Эйкен не придерживался той концепции, что программы должны храниться в памяти компьютера как и полученные данные.

Примерно в  то же время в Англии начала работать первая вычислительная машина на реле, которая использовалась для расшифровки  сообщений, передававшихся немецким кодированным передатчиком. К середине XX века потребность в автоматизации вычислений (в том числе для военных нужд – баллистики, криптографии и т.д.) стала настолько велика, что над созданием машин, подобных "Марк-1" и "Марк-2" работало несколько групп исследователей в разных странах.

Работа по созданию первой электронно-вычислительной машины была начата, по-видимому, в 1937 году в США профессором Джоном Атанасовым, болгарином по происхождению. Эта машина была специализированной и предназначалась для решения задач математической физики. В ходе разработок Атанасов создал и запатентовал первые электронные устройства, которые впоследствии применялись довольно широко в первых компьютерах. Полностью проект Атанасова не был завершен, однако через три десятка лет в результате судебного разбирательства профессора признали родоначальником электронной вычислительной техники.

                                              Электронные лампы

В 1883 году Томас  Эдисон, пытаясь продлить срок службы лампы с угольной нитью, ввел в  ее вакуумный баллон платиновый электрод и пропустил через него положительное напряжение. Заметив, что в вакууме между электродом и нитью протекает ток он не смог найти никакого объяснения столь необычному явлению. Эдисон ограничился тем, что подробно описал его, на всякий случай взял патент и отправил лампу на Филадельфийскую выставку. Американский изобретатель не распознал открытия исключительной важности – термоэлектронная эмиссия. Он не понял, что его лампа накаливания с платиновым электродом по существу была первой в мире электронной лампой.

Первым, кому пришла в голову мысль о практическом использовании «эффекта Эдисона» был английский физик Дж.А. Флеминг (1849 – 1945). Работая с 1882 года консультантом эдисоновской компании в Лондоне, он узнал о «явлении» от самого Эдисона. Свой диод – двухэлектродную лампу Флейминг создал в 1904 году.

В октябре 1906 года американский инженер Ли де Форест изобрёл электронную лампу – усилитель, или аудион, как он её тогда назвал, имевший третий электрод – сетку. Им был введён принцип, на основе которого строились все дальнейшие электронные лампы, – управление током, протекающим между анодом и катодом, с помощью других вспомогательных элементов.

В 1910 году немецкий инженеры Либен, Рейнс и Штраус сконструировали  триод, сетка в котором выполнялась  в форме перфорированного листа  алюминия и помещалась в центре баллона, а чтобы увеличить эмиссионный ток, они предложили покрыть нить накала слоем окиси бария или кальция.

В 1911 году американский физик Ч. Д. Кулидж  предложил  применить  в качестве покрытия вольфрамовой нити накала окись тория – оксидный катод – и получил вольфрамовую проволоку, которая произвела переворот в ламповой промышленности.

В 1915 году американский физик Ирвинг Ленгмюр сконструировал двухэлектронную лампу – кенотрон, применяемую в качестве выпрямительной лампы в источниках питания. В 1916 году ламповая промышленность стала выпускать особый тип конструкции ламп – генераторные лампы с водяным охлаждением.

Идея лампы  с двумя сетками – тетрода  была высказана в 1919 году немецким физиком  Вальтером  Шоттки и независимо от него в 1923 году – американцем  Э. У. Халлом, а реализована эта идея англичанином Х. Дж. Раундом во второй половине 20-х годов.

В 1929 году голландские  учёные Г. Хольст  и Б. Теллеген создали  электронную лампу с 3-мя сетками  – пентод. В 1932 году был создан гептод, в 1933 – гексод и пентагрид, в 1935 году появились лампы в металлических корпусах. Дальнейшее  развитие электронных ламп, улучшение их характеристик и функциональных возможностей привело к созданию на их основе совершенно новых электронных приборов.

   В основу  построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым венгерского происхождения ДЖОНОМ фон НЕЙМАНОМ.

Прежде всего, компьютер должен иметь следующие устройства:

Арифметическо-логическое устройство, выполняющие арифметические и логические операции;

Устройство  управления, которое организует процесс выполнения программ;

Запоминающее  устройство, или память для хранения программ и данных;

Внешние устройства для ввода-вывода информации.

В основе работы компьютера лежат следующие принципы:

Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.

Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. 
 

ЭВМ первого поколения 

С началом второй мировой войны правительства разных стран начали разрабатывать вычислительные машины, осознавая их стратегическую роль в ведении войны. Увеличение финансирования в значительной степени стимулировало развитие вычислительной техники. В 1941 году немецкий инженер Конрад Цузе разработал вычислительную машину Z2, выполнявшую расчеты, необходимые при проектировании самолетов и баллистических снарядов. В 1943 году английские инженеры завершили создание вычислительной машины для дешифровки сообщений немецкой армии, названной 'Колосс'. Однако эти устройства не были универсальными вычислительными машинами, они предназначались для решения конкретных задач. В 1944 году американский инженер Говард Эйкен при поддержке фирмы IBM сконструировал компьютер для выполнения баллистических расчетов. Этот компьютер, названный 'Марк I', по площади занимал примерно половину футбольного поля и включал более 600 километров кабеля. В компьютере 'Марк I' использовался принцип электромеханического реле, заключающийся в том, что электромагнитные сигналы перемещали механические части. 'Марк I' был довольно медленной машиной: для того чтобы произвести одно вычисление требовалось 3-5 с. Однако, несмотря на огромные размеры и медлительность, 'Марк I' стал более универсальным вычислительным устройством, чем машина Цузе или 'Колосс'. 'Марк I' управлялся с помощью программы, которая вводилась с перфоленты. Это дало возможность, меняя вводимую программу, решать довольно широкий класс математических задач. В 1946 году американские ученые Джон Мокли и Дж. Преспер Эккерт сконструировали электронный вычислительный интегратор и калькулятор (ЭНИАК) - компьютер, в котором электромеханические реле были заменены на электронные вакуумные лампы. В отчете Г. Голдстайна и А.Беркса (июнь 1946 года) были четко сформулированы требования к структуре компьютеров. Отметим важнейшие из них:

*машины на  электронных элементах должны  работать не в десятичной, а  в двоичной системе счисления;

*программа, как  и исходные данные, должна размещаться  в памяти машины;

*программа, как и числа, должна записываться в двоичном коде;

*трудности физической  реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует  скорости работы логических схем, требуют иерархической организации памяти (то есть выделения оперативной, промежуточной и долговременной памяти);

*арифметическое  устройство (процессор) конструируется  на основе схем, выполняющих операцию  сложения; создание специальных  устройств для выполнения других  арифметических и иных операций  нецелесообразно. В машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над числами производятся одновременно по всем разрядам).

 Применение  вакуумных ламп позволило увеличить  скорость работы ЭНИАК в 1000 раз по сравнению с 'Марк I'. ЭНИАК состоял из 18000 вакуумных ламп, 70000 резисторов, 5 миллионов соединительных спаек и потреблял 160 кВт электрической энергии, что по тем временам было достаточно для освещения большого города. Между тем, ЭНИАК стал работающим прообразом .современного компьютера. Во-первых, ЭНИАК был основан на полностью цифровом принципе обработки информации. Во-вторых, ЭНИАК стал действительно универсальной вычислительной машиной, он использовался для расчета баллистических таблиц, предсказания погоды, расчетов в области атомной энергетики, аэродинамики, изучения космоса. Следующий важный шаг в совершенствовании вычислительной техники сделал американский математик Джон фон Нейман. Ранние вычислительные машины могли выполнять только команды, поступающие извне, причем команды выполнялись поочередно. Хотя использование перфокарт позволяло упростить процесс ввода команд, тем не менее, часто процесс настройки вычислительной машины и ввода команд занимал больше времени, чем собственно решение поставленной задачи. Фон Нейман предложил включить в состав компьютера для хранения последовательности команд и данных специальное устройство - память. Кроме того, Джон фон Нейман предложил реализовать в компьютере возможность передачи управления от одной программы к другой. Возможность хранить в памяти компьютера разные наборы команд (программы), приостанавливать выполнение одной программы и передавать управление другой, а затем возвращаться к исходной значительно расширяла возможности программирования для вычислительных машин. По сравнению с США, СССР и Англией развитие электронной вычислительной техники в Японии, ФРГ и Италии задержалось. Первая японская машина "Фуджик" была введена в эксплуатацию в 1956 году, серийное производство ЭВМ в ФРГ началось лишь в 1958 году.

 Другой ключевой  идеей, предложенной фон Нейманом, стал процессор (центральное обрабатывающее устройство), который должен был управлять всеми функциями компьютера. Подавляющее большинство современных компьютеров построено именно по архитектуре фон Неймана. В 1951 году был создан первый компьютер, предназначенный для коммерческого использования, - УНИВАК (универсальный автоматический компьютер), в котором были реализованы все принципы архитектуры фон Неймана. В 1952 году с помощью УНИВАК был предсказан результат выборов президента США. Работы по созданию вычислительных машин велись и в СССР. Так, в 1950 году в Институте электроники Академии наук Украины под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева была разработана и введена в эксплуатацию МЭСМ (малая электронная счетная машина). МЭСМ стала первой отечественной универсальной ламповой вычислительной машиной в СССР. В 1952-1953 годах МЭСМ оставалась самой быстродействующей (50 операций в секунду) вычислительной машиной в Европе. Принципы построения МЭСМ были разработаны С. А. Лебедевым независимо от аналогичных работ на Западе. В компьютерах первого поколения использовался машинный язык - способ записи программ, допускающий их непосредственное исполнение на компьютере. Программа на машинном языке представляет собой последовательность машинных команд,допустимых для данного компьютера. Процессор непосредственно воспринимает и выполняет команды, выраженные в виде двоичных кодов. Для каждого компьютера существовал свой собственный машинный язык. Это также ограничивало область применения компьютеров первого поколения. Появление первого поколения компьютеров стало возможно благодаря трем техническим новшествам: электронным вакуумным лампам, цифровому кодированию иформации и созданию устройств искусственной памяти на электростатических трубках. Компьютеры первого поколения имели невысокую производительность: до нескольких тысяч операций в секунду. В компьютерах первого поколения использовалась архитектура фон Неймана. Средства программирования и программного обеспечение еще не были развиты, использовался низкоуровневый машинный язык. Область применения компьютеров была ограничена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЭВМ второго поколения 

       Второе поколение ЭВМ – это переход к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ.

   Получает дальнейшее развитие принцип автономии – он реализуется уже на уровне отдельных устройств, что выражается в их модульной структуре. Устройства ввода-вывода снабжаются собственными УУ (называемыми контроллерами), что позволило освободить центральное УУ от управления операциями ввода-вывода.

    Совершенствование и удешевление ЭВМ привели к снижению удельной стоимости машинного времени и вычислительных ресурсов в общей стоимости автоматизированного решения задачи обработки данных, в то же время расходы на разработку программ (т.е. программирование) почти не снижались, а в ряде случаев имели тенденции к росту. Таким образом, намечалась тенденция к эффективному программированию, которая начала реализовываться во втором поколении ЭВМ и получает развитие до настоящего времени.

   Начинается разработка на базе библиотек стандартных программ интегрированных систем, обладающих свойством переносимости, т.е. функционирования на ЭВМ разных марок. Наиболее часто используемые программные средства выделяются в ППП для решения задач определенного класса.

   Совершенствуется технология выполнения программ на ЭВМ: создаются специальные программные средства - системное ПО.

   Цель создания системного ПО – ускорение и упрощение перехода процессором от одной задачи к другой. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Этот элемент жив до сих пор: так называемые пакетные (или командные) файлы MS DOS есть не что иное, как пакеты заданий (расширение в их имени bat является сокращением от английского слова batch, что означает пакет).

   К отечественным ЭВМ второго поколения относятся Проминь, Минск, Раздан, Мир.

Одним из основных усовершенствований, появившихся в  ЭВМ второго поколения, было новое  запоминающее устройство - оперативня память на ферритовых кольцах. 
   Ферриты также представляют собой полупроводниковые материалы, обладающие особыми магнитными свойствами. Изготавливаются они из довольно редкого минерала - магнитного железняка (ferrum, как известно, по-латыни - железо) с добавлением различных окислов металлов: магния, марганца, никеля и др. Основное достоинство ферритов состоит в том. что сделанные из него элементы могут быстро перемагничиваться и сохранять так называемый остаточный магнетизм, то есть свое магнитное состояние, неограниченно долго. Кроме того, в связи с высоким электрическим сопротивлением ферритов потери на образование так называемых токов Фуко при перемагничивании оказывается незначительным, что обеспечивает минимальное потребление электроэнергии. 
    Ферриты относятся к веществам, обладающим ярко выраженной (прямоугольной) петлей гистерезиса. Петля гистерезиса – это график, известный из школьного курса физики. Он показывает зависимость величины остаточного намагничивания материала от значений немагничивающего тока. Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса обладают способностью находиться в двух устойчивых состояниях, которые и можно соответственно обожначить 0 или 1. 
 
Из ферритов вырабатываются колечки (сердечники) диаметром от нескольких миллиметров до нескльких долей миллиметра. Эти колечки в машине располагаются правильными рядами, образуя плоскую или пространственную прямоугольную матрицу. Каждое колечко (сердечник) в плоской матрице имеет две обмотки, служащие для записи данных, и одну обмотку, служащую для считывания. 
 
Были построены запоминающие устройства размером со стопку ученических тетрадей (каждая матрица – одна тетрадь) на 100 тысячах и более магнитных сердечниках. Прелесть таких запоминающих устройств состоит в возможности произвольной выборки чисел. Время записи и считывания здесь составляет не более 10 микросекунд. Кольцевые сердечники – ферриты могут и не иметь специальных обмоток, а быть просто пронизаны тремя проводниками. Один – в вертикальном направлении, другой – в горизонтальном, а третий проводник проходит сквозь все кольца данной матрицы – это «обмотка» считывания. Пусть для считывания нужен ток в 1 ампер. Если на обмотку считывания подать ток в 0,5 ампера и указать с помощью другой обмотки соответствующую строку или столбец (туда подать ток также в 0,5 ампера), то произойдет считывание двоичных разрядов данного столбца или строки. 
 
Основными достоинствами запоминающих устройств на магнитных сердечниках являются простота конструкции, высокая надежность, высокая скорость записи и считывания, большая емкость, достигаемая простыми средствами (матрица из ферритовых колечек – это все-таки не электронно-лучевая трубка). Кроме того, записанную информацию можно хранить в такой памяти без всякой затраты энергии неограниченно долго. 
 
Ферритовые сердечники используются не только для создания запоминающих устройств, в ЭВМ второго поколения они нашли применение также и в логических схемах, входящих в арифметические устройства, устройства управления и т.п. 
 
 
 

ЭВМ третьего поколения

В машинах третьего поколения разрабатывалась более  гибкая система прерываний, позволяющая синхронизировать работу центрального процессора, процессоров ввода/вывода и должным образом реагировать на аварийные ситуации в программах пользователя. Мультипрограммный режим работы компьютера требовал создания мощных средств защиты памяти. Создавались механизмы динамического распределения памяти, совершенствовались операционные системы.

Такое преобразование плюс развитая система прерываний и  механизмы защиты памяти позволили  реализовать в разрабатываемой  системе для ЭВМ мультипрограммный режим и режим разделения времени, которые позволяли совместить на одной машине выполнение нескольких управляющих задач, а также разработку управляющих программ.

Использование новой элементной базы позволило  существенно повысить быстродействие и объем оперативной памяти нового поколения машин. 
Значительно расширилась номенклатура внешних устройств – появились накопители на сменных магнитных дисках, алфавитно-цифровые и графические дисплеи, графопостроители и т.д.

В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integrated circuits - SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компьютерах.

Логические схемы  ЭВМ 3-го поколения уже полностью  строились на малых интегральных схемах. Тактовые частоты работы электронных  схем повысились до единиц мегагерц. Снизились  напряжения питания (единицы вольт) и потребляемая машиной мощность. Существенно повысились надежность и быстродействие ЭВМ.

Ввиду существенного  усложнения как аппаратной, так и  логической структуры ЭВМ 3-го поколения  часто стали называть системами.

В вычислительных машинах третьего поколения значительное внимание уделяется уменьшению трудоемкости программирования, эффективности исполнения программ в машинах и улучшению общения оператора с машиной. Это обеспечивается мощными операционными системами, развитой системой автоматизации программирования, эффективными системами прерывания программ, режимами работы с разделением машинного времени, режимами работы в реальном времени, мультипрограммными режимами работы и новыми интерактивными режимами общения. Появилось и эффективное видеотерминальное устройство общения оператора с машиной - видеомонитор, или дисплей.