ЭВМ третьего поколения (1965-1980)

В 1958 г. была изобретена кремниевая интегральная схема (Р. Нойс) — на одном кристалле удалось разместить десятки транзисторов. Так началась эпоха БИС, производство которых было поставлено на поток. Удешевление стоимости элементной базы повлекло за собой становление массового производства компьютеров. В это же время появились первые многомашинные комплексы, системы телеобработки данных — прообразы компьютерных сетей, а затем глобальные, региональные и локальные вычислительные сети. Произошел качественный рост технических параметров компьютеров, развивалась функциональность ЭВМ. В операционных системах стали применяться режимы разделения времени, диалоговой обработки данных.

В 1958 г. Р. Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже назвали схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integrated circuits — SSI). A уже в конце 1960;х гг. интегральные схемы начали применять в компьютерах. Логические схемы ЭВМ третьего поколения 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.

В ОЗУ использовались миниатюрные ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки с прямоугольной петлей гистерезиса. В качестве ВЗУ стали широко использоваться дисковые накопители. Появились еще два уровня запоминающих устройств: СОЗУ на триггерных регистрах, имеющие огромное быстродействие, но небольшую емкость (десятки чисел); быстродействующая кэш-память. Операционная система поддерживала технологию использования виртуальной памяти.

Ввиду существенного усложнения как аппаратной, так и логической структуры ЭВМ третьего поколения стали называть системами, например системы больших машин IBM (ряд моделей IBM 360) и малых машин PDP (PDP1). В СССР в содружестве со странами Совета Экономической Взаимопомощи (Польша, Венгрия, Болгария, ГДР и др.) выпускались модели ЭВМ единой системы (ЕС ЭВМ) и системы малых (СМ ЭВМ).

В середине 1960;х гг. в СССР производились ЭВМ различных моделей, которые не были совместимы между собой, поэтому возник дефицит машин. Инструментарий программирования не был развит для специальных машин в должной мере. Кроме того, устройства ввода/вывода не обеспечивали удобство работы с ЭВМ широкому кругу пользователей. Для перехода к массовому производству унифицированных ЭВМ, оснащенных большим количеством стандартизированного программного обеспечения и периферийного оборудования, было принято решение взять в качестве прототипа ЭВМ IBM 360, имеющую достаточное программное обеспечение. Был запущен крупномасштабный проект — создание ЭВМ серии ЕС ЭВМ, которая заимствовала архитектуру системы, но имела собственные разработки в области аппаратной реализации структурных компонентов ЭВМ. Была создана и собственная операционная система (ОС ЕС-7). Первые компьютеры ЕС ЭВМ появились в 1971 г., а последние — в 1988 г. (ЕС-1220). Всего было выпущено свыше 15 000 машин серии ЕС ЭВМ, которые в соответствии с годами выпуска образовали:

¦ «Ряд 1» (аналог серии IBM 360) — ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1032, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060;

¦ «Ряд 2» (аналог серии IBM 370) — ЕС-1015, ЕС-1025, ЕС-1035, ЕС-1045, ЕС-1055, ЕС-1065 и основанные на них усовершенствованные модели, например ЕС-1036;

¦ «Ряд 3» и «Ряд 4» — примерно соответствовали ЭВМ IBM 390, но имели оригинальные разработки, в том числе векторные и матричные процессоры, процессоры, работавшие на иных физических принципах (например, оптический), и т. д. Последние машины серии ЕС выпускались под лицензией IBM.

Для установки и размещения ЭВМ требовалось отдельное помещение (или даже несколько) площадью не меньше 25−30 м2, со специальным фальшполом (для прокладки под ним всех соединительных кабелей) и с системами вентиляции и охлаждения (в том числе водяного). Электронно-вычислительные машины третьего поколения имели следующие технические характеристики: быстродействие процессора — 20−80 тыс. операций в секунду в зависимости от модели; объем оперативной памяти — 4−8 Мбайт, периферийные устройства — взаимозаменяемые широкого спектра; операционные системы — однозадачная ДОС ЕС (клон DOS 360), многозадачные ОС ЕС, TKS (клоны SVC/MFT/MVT), СВМ (клон VM), реализующая концепцию виртуальных машин. Для решения прикладных задач использовались языки программирования ФОРТРАН, КОБОЛ, ПЛ/1. Ддя запуска программ и управления заданиями имелся специальный язык управления заданиями (Job Control Language — JCL). В условиях внедрения ЕС ЭВМ произошла специализация программистов на системные и проблемные, что повысило производительность создания и качество эксплуатации программ.

Машины серии СМ ЭВМ были созданы в конце 1970;х — начале 1980;х гг. в ходе международной программы. Они предназначались для управления технологическими процессами, автоматизации научных экспериментов. Позже на советской элементной базе появились клоны VAX. Основная модель, которая эксплуатировалась долгие годы, — СМ-4. Большинство моделей СМ ЭВМ были аналогами DEC PDP-11, например:

¦ СМ-3 (1978 г.) — 16-разрядная, архитектура — общая шина, производительность 200 тыс. операций в секунду, емкость ОЗУ на ферритовых сердечниках 56 Кбайт;

¦ СМ-4 (1979 г.) — 16-разрядная, архитектура — общая шина, производительность 800 тыс. операций в секунду, емкость ОЗУ на полупроводниках 124 К слов, диспетчер памяти;

¦ СМ-1420 (1983 г.) -управляющий вычислительный комплекс, архитектура — общая шина, производительность — 1 млн операций в секунду типа регистр-регистр, 300 тыс. операций в секунду для расчетов чисел с фиксированной точкой, емкость ОЗУ до 1920 К слов;

¦ СМ-1600 — двухпроцессорный комплекс, ведущий процессор СМ-2620 совместим с СМ-1420 (СМ-2420), специализированный процессор (СМ-2104.0506) реализует систему команд АСВТ-М М-5000;

¦ СМ ЭВМ — аналоги VAX:

¦ СМ-1700 (полный аналог VAX 730, 1989 г.) — 32-разрядная, архитектура — общая шина, быстродействие 3 млн операций в секунду, емкость ОЗУ до 5 Мбайт;

¦ СМ-1702 — 32-разрядная, шина МПИ, быстродействие 3 млн операций в секунду, ОЗУ до 5 Мбайт.

Основные характеристики некоторых моделей ЕС и СМ ЭВМ приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Характеристики некоторых моделей ЕС и СМ ЭВМ

Для ЭВМ третьего поколения были созданы достаточно мощные ОС, системы автоматизации программирования, прерывания программ, режимы работы с разделением машинного времени, работы в реальном времени, мультипрограммный режим работы, интерактивный режим для конечного пользователя, появилось видеотерминальное устройство (видеомонитор или дисплей).

Системы телеобработки информации на базе ЭВМ обеспечили пользователям удаленный доступ к ЭВМ, создавались абонентские пункты и вычислительные центры коллективного пользования, были организованы информационно-вычислительные сети различного типа и назначения, благодаря которым акцент в использовании машин стал смещаться в сторону информационной работы. В систему команд были введены многие операции работы с кодированной буквенной информацией, активно стала использоваться специальная единица информации — байт. Большое развитие получили и разнообразные устройства ввода/вывода информации.