Поколения компьютеров

Появление ЭВМ прежде всего диктовалось потребностями физических и инженерных наук. Успехи этих наук в свою очередь приводили к совер­шенствованию ЭВМ. Приблизительно каждые 10 лет происходил качествен­ный скачёк в развитии вычислительной техники, поколение сменялось новым поколением.

Признаки, отличающие одно поколение ЭВМ от другого:

· элементная база;

· быстродействие;

· объём оперативной памяти;

· устройства ввода/вывода;

· программное обеспечение.

Итак, историю вычислительных машин принято рас­смат­ривать по по­ко­лениям.

Первое поколение ЭВМ (1946-1954) - это время становления архитек­туры ма­шин фон-нейма­новского типа, построенных на электронных лампах с быст­ро­дейст­вием около 2-10 тыс. арифме­тических операций в секунду и объ­емом ОП до 2 Кбайт. Программные сред­ства были представ­лены машинным язы­ком конкретной машины и языком «ас­семблер». Для ввода-вывода ис­пользовались перфоленты, перфокарты, магнитные барабаны и печа­тающие уст­ройства. Начало работ по созданию компьютеров в СССР относится к 1948 г. К первому поколению отно­сится оте­чест­венная вы­чис­литель­ная ма­шина МЭСМ (малая электронная счетная машина), созданная в 1951 г. под руково­дством Сергея Александровича Лебедева. Кроме машин серий МЭСМ и БЭСМ (БЭСМ-1 - большая электронная счетная ма­шина), в СССР выпус­кались ма­шины других серий (например, Урал-1, М-1), созданные под руково­дством И.С.Брука и М.А.Карцева, Б.И.Рамеева, В.М.Глушкова, Ю.А.Базилевского и других отечествен­ных конструк­торов и теоретиков ин­форматики. Несмотря на ог­раниченность воз­можностей, эти машины позво­лили выполнить слож­нейшие рас­чёты, необходимые для прогнози­ро­вания по­годы, космических исследований, решений задач атомной энерге­тики и др.

Второе поколение ЭВМ (1955-1964)- это использование транзистора в ка­че­стве пере­ключательного элемента (вместо электронной лампы) с быстро­дейст­вием 100-150 тыс. опера­ций в секунду и ОП до 32 Кбайт. Внеш­ние устройства были примерно такие же, как в компьютерах первого поколе­ния. В это время были разработаны ал­горитмиче­ские языки высокого уровня, такие как Алгол, Кобол, Фортран, кото­рые позволили состав­лять программы, не учи­ты­вая тип ма­шины. Появились мо­ниторные системы, управляющие режимом исполнения программ из которых в дальнейшем выросли совре­менные операционные системы. В Советском Союзе к этому поколе­нию от­носятся машины Минск-22, Минск-32, М222, БЭСМ-6. У ЭВМ БЭСМ-6 (од­ной из лучших машин своего времени) бы­стро­действие составляло мил­лион опе­ра­ций в секунду. Машинам вто­рого поколения была свойственна про­граммная не­совместимость, которая затруд­няла организацию крупных ин­форма­ционных сис­тем.

Третье поколение ЭВМ (1965-1979) характеризуется тем, что вместо тран­зи­сторов стали использоваться интегральные схемы (ИС). Для по­выше­ния эффек­тив­ности использова­ния центрального процес­сора возникла необ­ходимость в сис­тем­ной программе, управляющей цен­траль­ным процессором, и в этой связи была соз­дана операционная система (ОС). Быстродействие машин внутри семейства изменя­ется от нескольких десятков тысяч до мил­лионов операций в секунду и ОП порядка 64 Кбайт. Вы­числи­тельные ма­шины третьего поколе­ния, как правило, образуют серии (се­мей­ства) ма­шин, со­вместимых программно. Первым таким семейством машин третьего поколе­ния была выпущенная в 1965г. в США серия IBM/360. Она имела свыше семи моде­лей. В Советском Союзе по­добную серию составляли ма­шины семейства ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ).

В 1970 г. фирма Intel сконструировала интегральную схему, ана­логич­ную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ, т.е. был создан микропроцессор Intel - 4004. Ко­нечно, его возможности были куда скромнее, чем у центрального процессора боль­шой ЭВМ, но стоил он в де­сятки тысяч раз де­шевле (он мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации, тогда как процес­соры больших ЭВМ обрабатывали 16, 32 и более бит одновременно). В 1973 г. эта же фирма выпус­тила 8-битовый микропроцессор Intel - 8008, а в 1974 г. - его усо­вершенство­ванную версию Intel - 8080, которая до конца 70-х гг. стала стандартом для мик­рокомпью­терной ин­дустрии. Существенным шагом вперед стало соз­дание микро­про­цессора 80286 (или сокра­щенно 286), который использо­вался в каче­стве ба­зового для целой серии ПК. В дальнейшем Intel разработала 386-й про­цессор, главным преиму­щест­вом которого была возможность ра­ботать с 32 би­то­выми дан­ными. Затем появился 486-й микро­процессор, который был в 2-4 раза произ­води­тельнее МП 80386. Следующим шагом в развитии микропро­цес­сорной техники было появле­ние 586 микро­про­цессора (Pentium) фирмы Intel.

Четвертое поколение ЭВМ (1980 - по настоящее время) - это ма­шины, по­строенные на больших (БИС) и сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Та­кие схемы содержат до миллионов элементов на кристалле. ЭВМ этого по­коле­ния вы­полняют сотни миллионов опе­раций в секунду. Появи­лись микропроцес­соры, спо­собные обрабатывать данные длиной в 32 и 64 бита. C точки зрения структуры ма­шины этого поколения представляют со­бой многопроцессорные и многома­шин­ные комплексы. Наиболее важный критерий, по которому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поко­ления, состоит в том, что машины чет­вёртого по­коления проектирова­лись в рас­чете на эффективное использование со­временных высокоуровне­вых языков и упро­щение процесса программирования для конеч­ного пользо­вателя. Для них ха­рактерны: применение персональных компьютеров, теле­ком­муникационная обра­ботка данных, компьютерные сети, широ­кое приме­не­ние систем управления базами данных, элементы интел­лектуального пове­дения сис­тем обработки данных и устройств.

Пятое поколение ЭВМ (в настоящее время на рынке еще не появи­лись). В конце 80-х гг. была поставлена задача разра­ботки принципиально новых ком­пью­те­ров. Отличительными чертами ЭВМ нового поколения явля­ются: новая техноло­гия производства, отказ от архитек­туры фон Неймана, пе­реход к новым архитек­турам (например, на архитек­туру потока данных). И, как следст­вие этого, превра­щение ЭВМ в многопро­цес­сорную систему с новыми спосо­бами ввода-вы­вода ин­формации, удобными для пользователя (например, распо­знава­ние речи и обра­зов); с применением искусст­венного ин­теллекта, авто­матизации процессов решения задач, получения выво­дов, манипули­рования знаниями. Пока компьютеры этого по­коление на­ходится в стадии экспе­риментальных раз­работок.