Краткая историческая справка. Классификация ЭВМ по назначению, объекту установки и конструктивным признакам. Определение процесса конструирования. Микро миниатюризация ЭВМ как одно из направлений в конструировании.
Понятие "конструкция" распространяется обычно на материальные объекты, имеющие законченные формы и выполняющие заданные служебные функции в установленных эксплуатационных условиях. При любой степени сложности конструкции ЭВМ первичными элементами их являются материальные тела — детали, радиоэлектронные и другие компоненты — модули ЭВМ.
Конструкция характеризуется определенными параметрами. Так, например, к ним следует отнести: тип ЭВМ (параллельного или последовательного действия), систему счисления, систему команд, быстродействие, разрядность команд и чисел, объемы запоминающих устройств, показатели надежности, срок службы, все, габариты, устойчивость при климатических и механических воздействиях, ремонтопригодность и др. Оптимальной с точки зрения технологии является такая конструкция, которая отвечает всем эксплуатационным требованиям и обеспечивает ее наиболее экономичное изготовление. Современные ЭВМ прошли несколько этапов развития, тесно связанных с развитием элементной базы вычислительной техники и математическим обеспечением.
ЭВМ I поколения (приблизительно до 1960 г.) строились на электронных лампах. В связи с небольшим сроком службы ламп (до 10,000 час) операционные ресурсы ЭВМ, емкость памяти и быстродействие были незначительными. Создававшиеся в то время машины ориентировались на выполнение формульных вычислений и широко применялись для решения только научных и инженерных задач.
С момента создания первых полупроводниковых приборов (1949 г.), которые по габаритам, надежности и потребляемой мощности значительно превосходили электронные лампы и особенно после их промышленного освоения, полупроводниковые приборы полностью вытесняют электронные лампы из цифровой техники.
На смену I поколению ЭВМ пришло II поколение — поколение полупроводниковых машин (1955-1965 гг.). В результате высокой надежности полупроводниковых приборов (средняя наработка на отказ 1000,000 час) позволила резко увеличить количество оборудование в ЭВМ, и как следствие из этого — резко возрастают операционные возможности, и увеличивается производительность ЭВМ.
В начале 60-ых цифровые методы обработки сигналов позволили сформировать унифицированные функциональные узлы общего применения. Это дало толчок к развитию полупроводниковой микроэлектроники, производству интегральных микросхем (ИС). Для оценки сложности
ИС введен показатель сложности ИС k=lgN , где N число элементов в схеме ИС:
БИС СБИС
k …. 1 (ИС1) 2 (ИС2) 3 (ИС3) 4 (ИС4) 5 (ИС5)
N …. до 10 11-100 101-1000 1001-10,000 10,001-100,000
ЭВМ на основе ИС1 ИС2 называют аппаратурой III поколения (их широкое промышленное освоение приходится на начало 70-х годов). Характерной чертой ЭВМ III поколения является совершенство операционных систем, благодаря чему они стали доступны широкому кругу инженеров.
В последующие годы (1975-1985) были освоены в массовом производстве большие ИС, т.е. ИС3 и ИС4. ЭВМ с их использованием называют ЭВМ IV поколения.
Во второй половине 80-х годов электронная промышленность продолжает освоение ИС5 — сверхбольшие ИС с программируемой логикой (микропроцессорные комплекты), волоконно-оптических кабелей с соединителями (ВОКС). Конструкция ЭВМ на основе ИС5, ВОКС и др. называют ЭВМ V поколения. Это был важный шаг в направлении комплексной миниатюризации. Процесс разработки, производства и эксплуатации ЭВМ 5-го поколения ожидался длительным.
Условия эксплуатации ЭВМ имеют различную физико-химическую природу и изменяются в весьма широких пределах. Факторы, воздействующие на работоспособность ЭВМ, различают как климатические, механические и радиационные.
К климатическим факторам относят: изменение температуры и влажности окружающей среды; тепловой удар; повышение или понижение атмосферного давления; наличие движущихся потоков пыли, песка; присутствие активных веществ в окружающей атмосфере; наличие солнечного облучения, грибковых образований, микроорганизмов, насекомых и грызунов; присутствия в атмосфере взрывоопасных или воспламеняющихся веществ, озона, дождя или брызг.
К механическим факторам относят: воздействия вибрации, ударов, линейного ускорения, акустического удара; наличие невесомости.
К радиационным факторам относят: космическую рад.; ядерную рад. от реакторов, атомных двигателей; облучение потоком гамма фотонов, быстрыми нейтронами, бетачастицами, альфачастицами, протонами, дейтронами. Некоторые факторы могут проявлять себя отдельно независимо от остальных, а некоторые — в совместном действии с другими факторами. Характер и интенсивность воздействия климатических (в меньшей степени), механических и радиоактивных (в большей степени) факторов зависят от тактики использования и объекта установки ЭВМ. Классифицируя ЭВМ по этому признаку, можно разделить их на 3 группы: наземные, морские, бортовые. Каждая из групп, в свою очередь включает в себя ЭВМ различных классов и назначения.
