ЭВМ четвертого поколения

Переход к машинам четвертого поколения — ЭВМ на боль­ших интегральных схемах (БИС) — происходил во второй половине 70-х годов и завершился приблизительно к 1980 г. Теперь на одном кристалле размером 1 см² стали размещаться сотни тысяч электрон­ных элементов. Скорость и объем памяти возросли в десятки тысяч раз по сравнению с машинами первого поколения и составили при­мерно 10⁹ оп/с и 10⁷ слов соответственно.

Характерными особенностями машин четвертого поколения яв­ляются тесная связь аппаратурной и программной реализаций в структуре машины, отход от принципа минимизации аппаратуры и поручение ей функций программы, что стало возможным благодаря относительно низкой стоимости БИС.

Развитие архитектуры ЭВМ в период машин четвертого поколе­ния привело к появлению структур, в которых вычислительный про­цесс может протекать по нескольким ветвям параллельно, что приво­дит к увеличению производительности вычислительных машин. Идея параллелизма была технически реализована в многопроцессорных системах, состоящих из двух или более взаимосвязанных процессо­ров, работающих с общей памятью и управляемых общей операцион­ной системой.

В результате возросшего быстродействия ЭВМ стало возможным расширить оперативную память за счет введения виртуальной памя­ти, основанной на страничном обмене информации между внешней и основной памятью.

Наиболее крупным достижением, связанным с применением БИС, стало создание микропроцессоров, а затем на их основе микроЭВМ. Если прежние поколения ЭВМ требовали для своего расположения специальных помещений, системы вентиляции, специального обору­дования для электропитания, то требования, предъявляемые к экс­плуатации микроЭВМ, ничем не отличаются от условий эксплуата­ции бытовых электроприборов. При этом они имеют достаточно вы­сокую производительность, экономичны в эксплуатации и дешевы. МикроЭВМ используются в измерительных комплексах, системах числового программного управления, в управляющих системах различного назначения.

Дальнейшее развитие микроЭВМ привело к созданию персональ­ных компьютеров (ПК), широкое распространение которых началось с 1975 г., когда фирма ЮМ выпустила свой первый персональный компьютер ЮМ PC. Сейчас такие компьютеры (совместимые с ЮМ PC) составляют около 90 % всех производимых в мире ПК. В ПК реа­лизован принцип открытой архитектуры, который означает, что по мере улучшения характеристик основных блоков ПК возможна лег­кая замена устаревших частей, а модернизированный блок будет со­вместим с ранее используемым оборудованием. Другими преимуще­ствами ПК являются развитые средства диалога, высокая надежность, удобство эксплуатации, наличие программного обеспечения, охваты­вающего практически все сферы человеческой деятельности.

В период машин четвертого поколения стали также серийно про­изводиться и суперЭВМ. Рост степени интеграции БИС стал техноло­гической основой производительности ЭВМ. В нескольких серийных моделях была достигнута производительность свыше 1 млрд. опера­ций в секунду. К числу наиболее значительных разработок машин | четвертого поколения относится ЭВМ «Крей-3», спроектированная на основе принципиально новой технологии — замены кремниевого кристалла арсенидом галлия, имеющая производительность до 16 млрд. операций в секунду. Примером отечественной суперЭВМ явля­ется многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус» с бы­стродействием до 1,2-10⁸ оп/с.