ЭВМ 3 поколения

1. История создания, элементная база, характеристики ЭВМ третьего поколения

ЭВМ третьего поколения разработанные в СССР
особенности, характеристики
Бережной Я. ИУ5К-21Б

2. История создания ЭВМ третьего поколения

ЭВМ третьего поколения, появившиеся в 1960-х
годах, принесли революцию в вычисления благодаря
интегральным схемам. Они стали более компактными,
мощными и доступными, что способствовало их
широкому распространению.
Ключевое изменение: ЭВМ третьего поколения стали
компактнее, надежнее и производительнее.
Мировой контекст: Технологическая гонка холодной
войны, вычислительные машины — стратегический
ресурс.
Советская специфика: Ограниченный доступ к
западным технологиям, необходимость адаптации и
импортозамещения.
Основные вызовы: Дефицит качественных
компонентов, адаптация архитектуры IBM, создание
собственного производства ИС.

3. Переход от ламп к интегральным схемам

Интегральные схемы заменили лампы
благодаря меньшему энергопотреблению и
большому объему функциональности на
одном кристалле.
Первое поколение
(лампы): Высокая
производительность, но низкая
надежность, огромные
габариты.
Второе поколение
(транзисторы): Меньше
размеры, выше надежность,
снижение энергопотребления.
Преимущества ИС:
Уменьшение габаритов
Снижение
энергопотребления
Повышение надежности
Упрощение монтажа и
диагностики

4. Организационная структура: создание НИЦЭВТ

Создание НИЦЭВТ
1
НИЦЭВТ формируется для развития ИТ и вычислительных технологий.
Цели и задачи
2
Основная задача — инновации в области информационных
технологий.
Структурные подразделения
3
Включают отделы исследований, разработки и
внедрения технологий.

5. Интегральные схемы и их типы

Что такое интегральные
схемы
Устройства,
объединяющие множество
электронных
компонентов.
Типы интегральных схем
SSI (малая интеграция) —
базовые логические
элементы.
MSI (средняя интеграция) —
регистры, сумматоры.
LSI (большая интеграция) —
целые функциональные
блоки.
Преимущества
использования
Меньший размер,
повышенная надежность и
эффективность.
Применение интегральных
схем
Используются в
компьютерах, телефонах
и другой технике.

6. Элементная база: транзисторы и микросхемы

1
Роль транзисторов в
электронике
Транзисторы управляют потоком тока, ключевой
элемент в схемах.
Микросхемы и их функции
2
3
Микросхемы интегрируют множество транзисторов
для сложных задач.
Разнообразие элементной
базы
Существует множество видов транзисторов и
микросхем для разных применений.
Тенденции в разработке
4
Современные микросхемы становятся мощнее и
более энергоэффективными.

7. Архитектурные особенности ЭВМ третьего поколения

Переход на
интегральные схемы
Увеличение
производительности
Третье поколение
ЭВМ использует
интегральные
схемы.
ЭВМ третьего
поколения
значительно
ускорили
вычисления.
Модульность
Разделение на
процессоры,
контроллеры,
память.
Масштабируемость
Добавление
стандартных блоков.
Система прерываний:
Приоритетная
обработка событий.

8. Память и периферийные устройства

Типы компьютерной памяти
Оперативная и постоянная память
для хранения данных.
Иерархия:
Регистры процессора (самые
быстрые)
Кэш-память (новинка третьего
поколения)
Полупроводниковое ОЗУ (вместо
ферритовых сердечников)
Внешняя память (магнитные
диски)
Роль периферийных устройств
Расширяют
функциональность
компьютера,
подключаются внешне.
Новые устройства:
Дисплеи
(видеотерминалы)
Графопостроители
Накопители на
магнитных дисках
Обмен данными и
интерфейсы
Используются USB, HDMI и
другие для соединения и
передачи.

9. Основные классы ЭВМ третьего поколения

Класс
Назначение
Примеры
Мейнфреймы
Крупные ВЦ,
наука, экономика
IBM/360, ЕС-1066
Мини-ЭВМ
Лаборатории,
АСУ ТП
PDP-11, СМ ЭВМ
Специализиров
анные
Военные,
космос,
управление
5Э26, серия "Ц"
Супер-ЭВМ
Ядерные
расчеты,
моделирование
ILLIAC-IV,
Эльбрус

10. Автоматизация проектирования

Средства САПР
Причина
Сложность ИС
превысила
возможности
ручного
проектирования.
Схемные
редакторы
Библиотеки
стандартных
компонентов
Автоматическая
трассировка плат
Результат
Сокращение цикла разработки в 2–3 раза
Повышение повторяемости и качества
Возможность серийного производства

11. Советские ЭВМ: серия ЕС ЭВМ (Ряд 1 и Ряд 2)

Единая система ЭВМ (Ряд 1)
Годы: Начало выпуска с 1971–
1973.
Аналог: IBM System/360.
Элементная база: Гибридные
микросхемы, ИС малой/средней
интеграции.
Назначение: Пакетная
обработка, научные и
управленческие задачи.
Единая система ЭВМ (Ряд 2)
Годы: Конец 1970-х – 1980-е.
Аналог: IBM System/370.
Особенности:
Улучшенная микроархитектура
Более гибкая конфигурация
памяти
Расширенный набор команд
Влияние на
промышленность
ЕС ЭВМ активно
использовались в СССР,
повышая эффективность
производства.

12. Особенности программного обеспечения

Системное ПО
Мультипрограммирование
Режим разделения
времени
Универсальная ОС
(пример IBM/360)
Языки
программирования (3GL)
ALGOL-60 /
ALGOL-68
FORTRAN
COBOL
PL/1
Pascal
C
Структурное программирование
Парадигма: Отказ от неструктурированных переходов
Базовые структуры: последовательность, ветвление, цикл.
Модульность: Разбиение программы на функционально
завершенные, независимые модули с одним входом и одним
выходом
Метод пошагового уточнения ("сверху вниз"): Задача
разбивается на подзадачи

13. Специализированные и оригинальные разработки

СМ ЭВМ (мини-ЭВМ)
Назначение: Автоматизация
производства, лаборатории,
АСУ ТП.
Прототип: PDP-11 (DEC).
Масштаб: Около 17 000
комплексов выпущено.
Бортовые ЭВМ серии "Ц"
Суперкомпьютеры «Эльбрус»
Назначение: Системы управления
вооружением самолетов
Архитектура «ПОИСК»
Преимущества архитектуры:
Выше производительность
Компактнее программы в 3–5 раз
Условия работы: вибрации,
ускорения, пониженное давление.
Назначение: Двойное (наука +
оборона).
Ключевые особенности:
Отказ от ассемблера, автокод
Эль-76
Теговая архитектура (контроль
типов данных аппаратно)
Модульность и автоматическое
резервирование

14. ЭВМ 5Э26

История создания
Главный
конструктор: С.А.
Лебедев, затем В.С.
Бурцев.
Годы выпуска: 1978–
1994, около 1500 машин.
Производительность: до
1,5 млн оп/с (сравнима с
БЭСМ-6).
Технические
характеристики
Имеет модульную
структуру и
поддерживает
параллельные
вычисления.
Уникальные особенности
Автоматическое резервирование модулей (реконфигурация за
17 мс)
Надежность 0,99 в экстремальных условиях
Память команд на биаксах (энергонезависимая, устойчивая)
Поддержка языков высокого уровня (Фортран, Паскаль, Си)

15. Выдающиеся советские и мировые ЭВМ третьего поколения

Советские модели
ЕС-1066
Эльбрус-2
СМ-4
5Э26
Мировые модели
IBM System/360
ILLIAC-IV
PDP-11
Унификация архитектуры
ЭВМ третьего поколения
стали более
универсальными.

16. Заключительные выводы и перспективы

Подведение итогов
исследования
Краткий обзор основных результатов
работы.
1
2
Практическое применение
Рассмотрены варианты использования
результатов.
3
Возможности для
дальнейшего изучения
Выделены направления для будущих
исследований.