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.