Počítače 3. generace

Třetí generace je charakteristická použitím integrovaných obvodů (tzv. polovodičová elektronika). S postupem času roste počet tranzistorů

v integrovaném obvodu (zvyšuje se integrace). V této době byl výkon počítače úměrný druhé mocnině jeho ceny, takže se vyplatilo koupit co nejvýkonnější počítač a poté prodávat jeho strojový čas. Majitelé požadovali maximalizaci využití počítače, proto se objevilo multiprogramování – zatímco jeden program čeká na dokončení I/O operace, je procesorem zpracovávána druhá úloha. S tím úzce souvisí zavedení pojmu proces, který označuje prováděný program a zahrnuje kromě něj i dynamicky se měnící data. Objevuje se první podpora multitaskingu, kdy se programy vykonávané procesorem střídají, takže jsou zdánlivě zpracovávány najednou. Tento pokrok umožňuje zavedení interaktivních systémů (počítač v reálném čase reaguje na požadavky uživatele). Kromě velkých střediskových počítačů (mainframe) se objevují i první minipočítače a mikropočítače.

Stupně Integrace

S postupným vývojem integrovaných obvodů se neustále zvyšuje stupeň integrace (počet integrovaných členů na čipu integrovaného obvodu). Podle počtu takto integrovaných součástek je možné rozlišit následující stupně integrace:

VLSI Integrace

Výroba integrovaných obvodů

Integrované obvody je možné vyrábět pomocí různých technologií, z nichž každá má svůj základní stavební prvek a díky němu poskytuje specifické vlastnosti:

CMOS Technologie

1. TTL (Transistor Transistor Logic): rychlá, ale drahá technologie. Jejím základním stavebním prvkem je bipolární tranzistor. Její nevýhodou je velká spotřeba elektrické energie a z toho vyplývající velké zahřívání se takovýchto obvodů.
2. PMOS (Positive Metal Oxid Semiconductor): technologie používající unipolární tranzistor MOS s pozitivním vodivostním kanálem. Díky tomu, že MOS tranzistory jsou řízeny elektrickým polem a nikoliv elektrickým proudem jako u technologie TTL, redukuje nároky na spotřebu elektrické energie. Jedná se však o pomalou a dnes nepoužívanou technologii.
3. NMOS (Negative Metal Oxid Semiconductor): technologie, která využívá jako základní stavební prvek unipolární tranzistor MOS s negativním vodivostním kanálem. Tato technologie se používala zhruba do začátku 80. let. Jedná se o levnější a efektivnější technologii než TTL a rychlejší než PMOS.
4. CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor): technologie spojující v jednom návrhu prvky tranzistorů PMOS i NMOS. Tyto obvody mají malou spotřebu a tato technologie je používána pro výrobu velké čáti dnešních moderních integrovaných obvodů.
5. BiCMOS (Bipolar Complementary Metal Oxid Semiconductor): nová technologie spojující na jednom čipu prvky bipolární technologie i technologie CMOS. Používána zejména firmou Intel k výrobě mikroprocesorů.

Začátky 3. generace

Jack Kilby

První integrované obvody vytvořili v roce 1959 Jack Kilby a Robert Noyce. V roce 1961 dal Jack Kilby, ze společnosti Texas Instruments na trh první integrovaný obvod se čtyřmi tranzistory. O něco později se na křemíkové destičce (čipu) o rozměrech 5x5 mm podařilo umístit už 20 tranzistorů, a tak vznikla malá integrace (SSI). V dalších letech nastal u integrovaných obvodů rychlý rozvoj a vznikly další stupně integrace.

Pokračování 3. generace

Rychlost spínacích prvků uspořádaných jako integrované obvody na modulových deskách se už stěží dala měřit - operační rychlost počítačů třetí generace se již blížila jednomu miliónu operací za sekundu. Potřebný příkon spínacích prvků klesl na několik mikrowatů a procesor počítače pro vědecké účely se mohl zmenšit na několik krychlových decimetrů. Zbylo mnohem více místa v pamětech pro programové vybavení a operační systémy. Vedle IBM stále prosazovaného jazyka FORTRAN se začaly používat i jazyky ALGOL, COBOL, LISP a PL/1.

Samozřejmostí se stalo vnitřní a vnější sdílení času a multiprogramování. Kompatibilita dosáhla vrcholu a uplatňovala se jak u kódu, tak datových nosičů. Pásky a disky s programem a daty bylo možné přenášet ze stroje na stroj.

Vnější paměti získaly na kapacitě a nástupem rotujících magnetických disků i na rychlosti vybavování. K počítačům bylo možné připojit i několik desítek terminálů. Zavedením terminálů u uživatelů se umožnil přístup k počítačům přímo z jejich pracoviště. Odpadlo převážení dat do výpočetních středisek a čekání na jejich zpracování.

První počítače 3. generace

Počítač SYSTEM 360

První počítače třetí generace s integrovanými obvody byly úspěšné počítače IBM označené jako SYSTEM 360 a v Evropě na ně navázal SIEMENS řadou 4004. Každá řada sestávala z několika modelů se zvyšujícími výkony a bohatšími perifériemi. Navzájem byly již technicky i programově kompatibilní a důsledně modulární. Uživatel měl možnost si ze sériově vyráběných počítačů zvolit model vyhovující jeho požadavkům. Jestliže vzrostly jeho nároky, mohl periférii svého počítače rozšiřovat.

Další počítače 3. generace

Počítač EC1050

• Cray: V roce 1976 začala firma Cray prodávat tehdy nejvýkonnější počítač na světě Cray-1, který byl velmi známým a úspěšným superpočítačem.

S nástupem paralelních výpočtů v 80. letech 20. století superpočítače ustoupily a tato původně velmi úspěšná firma v roce 1995 zkrachovala.

• EC1010: malý počítač pro řízení procesů výroby a vědeckotechnické výpočty (výroba MLR)

• EC1020: střední počítač pro hromadné zpracování dat, plánovací úkoly (výroba v SSSR, BLR a ČSR )

• EC1050: velký počítač pro rozsáhlé vědeckotechnické a ekonomické úlohy, osazený vícevrstvými emitorově vázanými obvody ECL s výkonem

500 000 operací/s a s velkou kapacitou připojených kanálů (SSSR )

Konec 3. generace

Postupné odeznívání éry 3. generace počítačů se datuje na rok 1981, kdy nastoupila 4. generace počítačů. Pro čtvrtou generaci jsou charakteristické mikroprocesory a osobní počítače. Tato generace trvá dodnes!

Otázky k opakování z referátů mikroprocesorové techniky TVY

Použitá literatura

• Dějiny počítačů
• Počítače 3. generace
• Generace počítačů
• Historie počítačů

Autor: Filip Svoboda B1. I - 7.4 2010

--Arni 27. 5. 2010, 13:55 (UTC)