3. Развитие подходов к конструкции и производству эвм. Поколения эвм.

Проектирование ЭВМ – комплекс мероприятий поисково-исследовательского характера.

Используется модульно-иерархический подход, в котором выделяют уровни:

• физическая среда реализации (горизонтальные уровни)

– функциональное проектирование,

– алгоритмическое проектирование,

– КТОП ЭВМ – также горизонтальный уровень;

• вертикальный уровень проектирования – это представление средств ЭВМ в виде уровней и подуровней.

Т.е. горизонтальный уровень состоит из вертикальных уровней и подуровней.

При конструировании используются как нисходящие, так и восходящие методы проектирования.

• Нисходящий метод: ставится задача, и далее конструируются отдельные узлы.

• Восходящие методы более характерны при проектировании: пространственное размещение узлов, их взаимодействие, обоснование выбора типоразмеров, формы, материалов, определение уровней унификации и стандартизации.

• Необходимо решать задачи:

1. Конструкторско-монтажные (трассировка, размещение, компоновка),

2. Разработка кинематических узлов и расчёт прочности ПУ,

3. Обеспечение помехоустойчивости, теплозащита,

4. Защита от дестабилизирующих факторов,

5. Выпуск и сопровождение конструкторской документации.

• Прототипы современных электронных устройств возникли ещё в 19 веке:

1812 – первая электромагнитная мина

1832 – ЭМ телеграф Шиллинга

1850 – телеграф Якоби

1895 – радиоприемник Попова

1904-05 – электровакуумный диод, триод;

1918 – симметричный триггер.

• В начале 20 века – установка РЭС на корабли, авиацию – требование увеличения прочности конструкции и повышения рабочей частоты; минимизация массы, объема и энергопотребления.

• В 35-40е годы – серийный выпуск РЭС и массовая установка на самолёты, танки; созданы герметичные корпуса, введена конструкционная иерархия.

• 60-90е – появление интегральных схем – ИС, СИС, БИС, СБИС; изготовление многослойных печатных плат, полосковых, шлейфных линий связи, впервые – оптоволоконные.

• После 90х – приборы многофункциональной электроники – матричные и программируемы БИС: МАБИС и ПЛИС, применяются микропроцессорные технологии.

Поколения ЭВМ. 1944 - появление первой ЭВМ (США, Mark I)

• 1946 г. – первое – машина Эниак, США. Выполнялась на электровакуумных лампах и дискретных радиокомпонентах, проводная электрическая связь. Блочная конструкция – объединение однотипных функциональных элементов. Низкая плотность компоновки, большое энергопотребление и размеры, частый выход из строя.

• Конец 50х – 70е – второе – применение транзисторов вместе с дискретными радиокомпонентами. Монтаж на односторонние печатные платы. Размеры модулей и микромодулей унифицированы в 2х измерениях. Уменьшение мощности и массогабаритных показателей на порядок. Интегральная микроэлектроника в 60^х. Развитие языков программ-ия.

• 70 – 80е – третье – использование ИС низкой степени интеграции, уменьшение числа дискретных радиокомпонентов. Монтаж на двухсторонних печатных платах. Применение САПР. Первые ЭВМ – IBM 360/370 и ЕС ЭВМ. Появление ОС как комплекса программ.

• 80 – 90е – четвёртое – широкое применение ИС, СИС, БИС, и СБИС, переход от интеграции логических схем к интеграции функциональных узлов и подсистем. Появляется возможность изменения архитектуры ЭВМ, её логической организации. Разработка многослойных печатных плат для связи ИС, развит модульный принцип конструирования СВТ. Появление и распространение микро- и персональных ЭВМ.Появляется понятие конструкционной системы (КС) средств вычислительной техники.

• С 90х и по настоящее время – быстрое и повсеместное внедрение микроэлектроники, одноплатных ЭВМ, многофункциональных микроэлементов. Выделилось 3 направления ЭВМ – встраиваемые ЭВМ, персональные ЭВМ и суперЭВМ. Текущее поколение – 4,5.

• С увеличение номера поколения:

– масса, габариты, объем, ремонтопригодность снижается;

– плотность компоновки увеличивается, уровень унификации повышается, взаимозаменяемость улучшается.