1. Матеріал з ПІЕ.Wiki
2. "Вважають годинник» Вільгельма Шикард
3. Перфокарточная система музичного автомата
4. 1835-1900-е: Перші програмовані машини
5. 1930-і - 1960-і: настільні калькулятори
6. Поява аналогових обчислювачів в передвоєнні роки
7. Перші електромеханічні цифрові комп'ютери
8. Британський «Колос»
9. Перше покоління комп'ютерів з архітектурою фон Неймана
10. 1950-ті - початок 1960-х: друге покоління
11. 1960-і і далі: третє і наступні покоління
12. 1970-1990-четверте покоління ЕОМ
13. 1990- ... до наших днів-5 покоління ЕОМ

Матеріал з ПІЕ.Wiki

покоління:

Ранні пристосування і пристрої для рахунку

Обчислювальна техніка є найважливішим компонентом процесу обчислень і обробки даних. Першими пристосуваннями для обчислень були рахункові палички. Розвиваючись, ці пристосування ставали більш складними, наприклад, такими як фінікійські глиняні фігурки, також призначаються для наочного уявлення кількості рахованих предметів. Такими пристосуваннями користувалися торговці і рахівники того часу. Поступово з найпростіших пристосувань для рахунку народжувалися все більш і більш складні пристрої: абак (рахунки), логарифмічна лінійка, механічний арифмометр, електронний комп'ютер. Принцип еквівалентності широко використовувався в найпростішому рахунковому пристрої Абак або Рахівниця. Кількість підраховуваних предметів відповідало числу пересунути кісточок цього інструменту. Порівняно складним пристосуванням для рахунку могли бути чіткі, застосовувані в практиці багатьох релігій. Віруючий як на рахунках відраховував на зернах чоток число виголошених молитов, а при "

"Вважають годинник» Вільгельма Шикард

У 1623 році Вільгельм Шикард придумав «Вважають годинник» - перший механічний калькулятор, який умів виконувати чотири арифметичних дії. За цим послідували машини Блеза Паскаля ( «Паскаліна», 1642 г.) і Готфріда Вільгельма Лейбніца.

Приблизно в 1820 році Charles Xavier Thomas створив перший вдалий, що серійно випускається механічний калькулятор - Арифмометр Томаса, який міг складати, віднімати, множити і ділити. В основному, він був заснований на роботі Лейбніца. Механічні калькулятори, які вважають десяткові числа, використовувалися до 1970-х. Лейбніц також описав двійкову систему числення, центральний інгредієнт всіх сучасних комп'ютерів. Однак аж до 1940-х, багато наступних розробки (включаючи машини Чарльза Беббіджа і навіть ЕНІАК 1945 року) були засновані на більш складної в реалізації десятковій системі.

Перфокарточная система музичного автомата

У 1801 році Жозеф Марі Жаккар розробив ткацький верстат, в якому вишивали узор визначався перфокартами. Серія карт могла бути замінена, і зміна візерунка не вимагала змін в механіці верстата. Це було важливою віхою в історії програмування. У 1838 році Чарльз Беббідж перейшов від розробки різницевих машини до проектування складнішою аналітичної машини, принципи програмування якій безпосередньо сходять до перфокарт Жаккар. У 1890 році Бюро Перепису США використовувало перфокарти і механізми сортування, розроблені Германом Холлеритом, щоб обробити потік даних десятирічної перепису, переданий під мандат відповідно до Конституції. Компанія Холлерита в кінцевому рахунку стала ядром IBM. Ця корпорація розвинула технологію перфокарт в потужний інструмент для ділової обробки даних і випустила велику лінію спеціалізованого обладнання для їх запису. До 1950 року технологія IBM стала всюдисущої в промисловості й уряді. У багатьох комп'ютерних рішеннях перфокарти використовувалися до (і після) кінця 1970-х.

1835-1900-е: Перші програмовані машини

У 1835 році Чарльз Беббідж описав свою аналітичну машину. Це був проект комп'ютера загального призначення, із застосуванням перфокарт в якості носія вхідних даних і програми, а також парового двигуна в якості джерела енергії. Однією з ключових ідей було використання шестернею для виконання математичних функцій. По стопах Беббіджа, хоча і не знаючи про його більш ранніх роботах, йшов Percy Ludgate, бухгалтер з Дубліна [Ірландія]. Він незалежно спроектував програмований механічний комп'ютер, який він описав в роботі, виданої в 1909 році.

1930-і - 1960-і: настільні калькулятори

Арифмометр «Фелікс» - найпоширеніший в СРСР. Випускався в 1929-1978 рр

У 1948 році з'явився Curta - невеликий механічний калькулятор, який можна було тримати в одній руці. У 1950-х - 1960-х роках на західному ринку з'явилося кілька марок подібних пристроїв. Першим повністю електронним настільним калькулятором був британський ANITA Мк. VII, який використовував дисплей на трубках «Nixie» і 177 мініатюрних тіратронових трубок. У червні 1963 року Friden представив EC-130 з чотирма функціями. Він був повністю на транзисторах, мав 13-цифрове дозвіл на 5-дюймової електронно-променевої трубки, і представлявся фірмою на ринку калькуляторів за ціною 2200 $. У модель EC 132 були додані функція обчислення квадратного кореня і зворотні функції. У 1965 році Wang Laboratories справив LOCI-2, настільний калькулятор на транзисторах з 10 цифрами, який використовував дисплей на трубках «Nixie» і міг обчислювати логарифми.

Поява аналогових обчислювачів в передвоєнні роки

Диференціальний аналізатор, Кембридж, 1938 рік Перед Другою світовою війною механічні та електричні аналогові комп'ютери вважалися найбільш сучасними машинами, і багато хто вважав, що це майбутнє обчислювальної техніки. Аналогові комп'ютери використовували переваги того, що математичні властивості явищ малого масштабу - положення коліс або електрична напруга і струм - подібні математики інших фізичних явищ, наприклад таких як балістичні траєкторії, інерція, резонанс, перенесення енергії, момент інерції і т. П. Вони моделювали ці та інші фізичні явища значеннями електричної напруги і струму.

Перші електромеханічні цифрові комп'ютери

Z-серія Конрада Цузе У 1936 році, працюючи в ізоляції в нацистській Німеччині, Конрад Цузе почав роботу над своїм першим обчислювачем серії Z, що має пам'ять і (поки обмежену) можливість програмування. Створена, в основному, на механічній основі, але вже на базі двійковій логіки, модель Z1, завершена в 1938 році, так і не запрацювала досить надійно, через недостатню точності виконання складових частин. Наступна машина Цузе - Z3, була завершена в 1941 році. Вона була побудована на телефонних реле і працювала цілком задовільно. Тим самим, Z3 стала першим працюючим комп'ютером, керованим програмою. Багато в чому Z3 була подібна сучасним машинам, в ній вперше був представлений ряд нововведень, таких як арифметика з плаваючою комою. Заміна складної в реалізації десятковоїсистеми на двійкову, зробила машини Цузе простішими і, а значить, більш надійними; вважається, що це одна з причин того, що Цузе досяг успіху там, де Беббідж зазнав невдачі. Програми для Z3 зберігалися на перфорованої плівці. Умовні переходи були відсутні, але в 1990-х було теоретично доведено, що Z3 є універсальним комп'ютером (якщо ігнорувати обмеження на розмір фізичної пам'яті). У двох патентах 1936 року, Конрад Цузе згадував, що машинні команди можуть зберігатися в тій же пам'яті що і дані - вгадавши тим самим те, що пізніше отримало назву архітектура фон Неймана і було вперше реалізовано тільки в 1949 році в британському EDSAC.

Британський «Колос»

Британський Colossus був використаний для злому німецьких шифрів в ході Другої світової війни. «Колос» став першим повністю електронним обчислювальним пристроєм. У ньому використовувалася велика кількість електровакуумних ламп, введення інформації виконувався з перфострічки. «Колос» можна було налаштувати на виконання різних операцій булевої логіки, але він не був Тьюринг-повній машиною. Крім Colossus Mk I, було зібрано ще дев'ять моделей Mk II. Інформація про існування цієї машини трималася в секреті до 1970-х рр. Уїнстон Черчілль особисто підписав наказ про руйнування машини на частини, які перевищують розміром людської руки. Через що вона є секретною, «Колос» не згадано в багатьох працях з історії комп'ютерів.

Перше покоління комп'ютерів з архітектурою фон Неймана

Пам'ять на феритових сердечниках. Кожен сердечник - один біт. Першою працює машиною з архітектурою фон Неймана став манчестерський «Baby» - Small-Scale Experimental Machine (Мала експериментальна машина), створений в Манчестерському університеті в 1948 році; в 1949 році за ним послідував комп'ютер Манчестерський Марк I, який вже був повною системою, з трубками Вільямса і магнітним барабаном як пам'ять, а також з індексними регістрами. Іншим претендентом на звання «перший цифровий комп'ютер з програмою, що зберігається» став EDSAC, розроблений і сконструйований в Кембриджському університеті. Який заробив менше ніж через рік після «Baby», він уже міг використовуватися для вирішення реальних проблем. Насправді, EDSAC був створений на основі архітектури комп'ютера EDVAC, спадкоємця ENIAC. На відміну від ENIAC, який використав паралельну обробку, EDVAC мав єдиним обробляють блоком. Таке рішення було простіше і надійніше, тому такий варіант ставав першим реалізованим після кожної чергової хвилі мініатюризації. Багато хто вважає, що Манчестерський Марк I / EDSAC / EDVAC стали «Евамі», від яких ведуть свою архітектуру майже всі сучасні комп'ютери.

Перший універсальний програмований комп'ютер в континентальній Європі був створений командою вчених під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва з Київського інституту електротехніки СРСР, Україна. ЕОМ МЕСМ (Мала електронна лічильна машина) заробила в 1950 році. Вона містила близько 6000 електровакуумних ламп і споживала 15 кВт. Машина могла виконувати близько 3000 операцій в секунду. Інший машиною того часу була австралійська CSIRAC, яка виконала свою першу тестову програму в 1949 році.

У жовтні 1947 року директора компанії Lyons & Company, британської компанії, що володіє мережею магазинів і ресторанів, вирішили взяти активну участь у розвитку комерційної розробці комп'ютерів. Комп'ютер LEO I почав працювати в 1951 році і вперше в світі став регулярно використовуватися для рутинної офісної роботи.

Машина Манчестерського університету стала прототипом для Ferranti Mark I. Перша така машина була доставлена ​​в університет в лютому 1951 року народження, і, по крайней мере, дев'ять інших були продані між 1951 і 1957 роками.

У червні 1951 року UNIVAC 1 був встановлений в Бюро перепису населення США. Машина була розроблена в компанії Remington Rand, яка, в кінцевому підсумку, продала 46 таких машин за ціною більш ніж в 1 млн $ за кожну. UNIVAC був першим масово виробленим комп'ютером; всі його попередники виготовлялися в одиничному екземплярі. Комп'ютер складався з 5200 електровакуумних ламп, і споживав 125 кВт енергії. Використовувалися ртутні лінії затримки, що зберігають 1000 слів пам'яті, кожне по 11 десяткових цифр плюс знак (72-бітові слова). На відміну від машин IBM, що оснащуються пристроєм введення з перфокарт, UNIVAC використовував введення з металізованої магнітної стрічки стилю 1930-х, завдяки чому забезпечувалася сумісність з деякими існуючими комерційними системами зберігання даних. Іншими комп'ютерами того часу використовувався високошвидкісної введення з перфострічки і введення / виведення з використанням більш сучасних магнітних стрічок.

Першою радянською серійної ЕОМ стала Стріла, вироблена з 1953 на Московському заводі лічильно-аналітичних машин. «Стріла» відноситься до класу великих універсальних ЕОМ (Мейнфрейм) з треёхадресной системою команд. ЕОМ мала швидкодія 2000-3000 операцій в секунду. В якості зовнішньої пам'яті використовувалися два накопичувача на магнітній стрічці ємністю 200 000 слів, обсяг оперативної пам'яті - 2048 осередків по 43 розряду. Комп'ютер складався з 6200 ламп, 60 000 напівпровідникових діодів і споживав 150 кВт енергії.

У 1955 році Моріс Вілкс винаходить мікропрограмування, принцип, який пізніше широко використовується в мікропроцесорах самих різних комп'ютерів. Мікропрограмування дозволяє визначати або розширювати базовий набір команд за допомогою вбудованих програм (які носять назви мікропрограма або firmware).

У 1956 році IBM вперше продає пристрій для зберігання інформації на магнітних дисках - RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Воно використовує 50 металевих дисків діаметром 24 дюйми, по 100 доріжок з кожного боку. Пристрій зберігало до 5 МБ даних і коштувало по 10 000 $ за МБ. (У 2006 році, подібні пристрої зберігання даних - жорсткі диски - коштують близько 0,001 $ за Мб.)

1950-ті - початок 1960-х: друге покоління

Наступним великим кроком в історії комп'ютерної техніки, стало винахід транзистора в 1947 році. Вони стали заміною крихким і енергоємним лампам. Про комп'ютери на транзисторах зазвичай говорять як про «другому поколінні», яке домінувало в 1950-х і початку 1960-х. Завдяки транзисторів і друкованим платам, було досягнуто значне зменшення розмірів і обсягів споживаної енергії, а також підвищення надійності. Наприклад, IBM 1620 на транзисторах, що стала заміною IBM 650 на лампах, була розміром з офісний стіл. Однак комп'ютери другого покоління як і раніше були досить дороги і тому використовувалися тільки університетами, урядами, великими корпораціями.

Комп'ютери другого покоління зазвичай складалися з великої кількості друкованих плат, кожна з яких містила від одного до чотирьох логічних вентилів або тригерів. Зокрема, IBM Standard Modular System визначала стандарт на такі плати і роз'єми підключення для них. У 1959 році на основі транзисторів IBM випустила мейнфрейм IBM 7090 і машину середнього класу IBM 1401. Остання використовувала перфокарточная введення і стала найпопулярнішим комп'ютером загального призначення того часу: в період 1960-1964 рр. було випущено більше 100 тис. екземплярів цієї машини. У ній використовувалася пам'ять на 4000 символів (пізніше збільшена до 16 000 символів). Багато аспектів цього проекту були засновані на бажанні замінити перфокарточная машини, які широко використовувалися починаючи з 1920-х до самого початку 1970-х рр. У 1960 році IBM випустила транзисторную IBM 1620, спочатку тільки перфоленточную, але незабаром оновлену до перфокарт. Модель стала популярна в якості наукового комп'ютера, було випущено близько 2000 примірників. У машині використовувалася пам'ять на магнітних сердечниках об'ємом до 60 000 десяткових цифр.

У тому ж 1960 році DEC випустила свою першу модель - PDP-1, призначену для використання технічним персоналом в лабораторіях і для досліджень.

У 1961 році Burroughs Corporation випустила B5000, перший двопроцесорний комп'ютер з віртуальною пам'яттю. Іншими унікальними особливостями були стековая архітектура, адресація на основі дескрипторів, і відсутність програмування безпосередньо на мові асемблера.

Першими радянськими серійними напівпровідниковими ЕОМ стали «Весна» і «Сніг», що випускаються з 1964 по 1972 рік. Пікова продуктивність ЕОМ «Сніг» склала 300 000 операцій в секунду. Машини виготовлялися на базі транзисторів з тактовою частотою 5 МГц. Всього було випущено 39 ЕОМ.

Найкращою вітчизняної ЕОМ 2-го покоління вважається БЕСМ-6, створена в 1966. В архітектурі БЕСМ-6 вперше був широко використаний принцип суміщення виконання команд (до 14 одноадресних машинних команд могли перебувати на різних стадіях виконання). Механізми переривання, захисту пам'яті і інші новаторські рішення дозволили використовувати БЕСМ-6 в мультипрограммном режимі і режимі поділу часу. ЕОМ мала 128 Кб оперативної пам'яті на феритових сердечниках і зовнішню пам'яті на магнітних барабанах і стрічці. БЕСМ-6 працювала з тактовою частотою 10 МГц і рекордною для того часу продуктивністю - близько 1 мільйона операцій в секунду. Всього було випущено 355 ЕОМ.

1960-і і далі: третє і наступні покоління

Бурхливе зростання використання комп'ютерів почався з т. Зв. «3-им поколінням» обчислювальних машин. Початок цьому поклало винахід інтегральних схем, які незалежно один від одного винайшли лауреат Нобелівської премії Джек Кілбі і Роберт Нойс. Пізніше це призвело до винаходу мікропроцесора Тедом Хоффом (компанія Intel). Протягом 1960-х спостерігалося певне перекриття технологій 2-го і 3-го поколінь. В кінці 1975 року в Sperry Univac тривало виробництво машин 2-го покоління, таких як UNIVAC 494.

З'явилися мікропроцесорів прізвело до розробки мікрокомп'ютерів - невеликих недорогих комп'ютерів, Якими могли володіті невелікі компании або ОКРЕМІ люди. Мікрокомп'ютері, представник четвертого поколения, Перші з якіх з'явився в 1970-х, стали повсюдне явіщем в 1980-х і пізніше. Стів Возняк, один із засновників Apple Computer, став відомий як розробник першого масового домашнього комп'ютера, а пізніше - першого персонального комп'ютера. Комп'ютери на основі мікрокомп'ютерної архітектури, з можливостями, що були додані від їх великих побратимів, зараз домінують в більшості сегментів ринку.

1970-1990-четверте покоління ЕОМ

Зазвичай вважається, що період з 1970 по 1990 рр. належить комп'ютерів четвертого покоління. Однак є й інша думка - багато хто вважає, що досягнення цього періоду не настільки великі, щоб вважати його рівноправним поколінням. Прихильники такої точки зору називають це десятиліття належить «третій з половиною» покоління комп'ютерів, і тільки з 1985 р, на їхню думку, слід відраховувати роки життя власне четвертого покоління, є здоровим і по сей день.

Так чи інакше, очевидно, що починаючи з середини 70-х все менше стає принципових новацій в комп'ютерній науці. Прогрес йде в основному по шляху розвитку того, що вже винайдено і придумано, - перш за все за рахунок підвищення потужності і мініатюризації елементної бази і самих комп'ютерів.

І, звичайно ж, найголовніше - що з початку 80-х, завдяки появі персональних комп'ютерів, обчислювальна техніка стає по-справжньому масовою і загальнодоступною. Складається парадоксальна ситуація: незважаючи на те, що персональні та мінікомп'ютери як і раніше в усіх відношеннях відстають від великих машин, левова частка нововведень останнього десятиліття - графічний користувальницький інтерфейс, нові периферійні пристрої, глобальні мережі - зобов'язані своєю появою і розвитком саме цієї «несерйозною» техніці. Великі комп'ютери і суперкомп'ютери, звичайно ж, зовсім не вимерли і продовжують розвиватися. Але тепер вони вже не домінують на комп'ютерній арені, як було раніше.

Елементна база ЕОМ - великі інтегральні схеми (ВІС). Машини призначалися для різкого підвищення продуктивності праці в науці, виробництві, управлінні, охороні здоров'я, обслуговуванні і побуті. Високий ступінь інтеграції сприяє збільшенню щільності компонування електронної апаратури, підвищенню її надійності, що веде до збільшення швидкодії ЕОМ і зниження її вартості. Все це робить істотний вплив на логічну структуру (архітектуру) ЕОМ і на її програмне забезпечення. Тіснішої стає зв'язок структури машини та її програмного забезпечення, особливо операційної системи (або монітора) -Набір програм, які організовують безперервну роботу машини без втручання людини. До цього покоління можна віднести ЕОМ ЄС: ЄС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 ( "Ряд 2"), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, - 1700, всі персональні ЕОМ ( "Електроніка МС 0501«, "Електроніка-85", "Іскра-226", ЄС-1840 -1841, -1842 та ін.), а також інші типи та модифікації. До ЕОМ четвертого покоління відноситься також багатопроцесорний обчислювальний комплекс "Ельбрус". "Ельбрус-1кб" мав швидкодію до 5,5 млн. Операцій з плаваючою крапкою в секунду, а обсяг оперативної пам'яті до 64 Мб. У "Ельбрус-2" продуктивність до 120 млн. Операцій в секунду, ємність оперативної пам'яті до 144 Мб або 16 Мслов (слово 72 розряду), максимальна пропускна здатність каналів введення-виведення - 120 Мб / с.

Приклад: IBM 370-168

Виготовлена ​​в 1972 р Ця модель машини була однією з найпоширеніших. Ємність ОЗУ - 8.2 Мбайт. Продуктивність - 7.7 млн. Операцій в секунду.

1990- ... до наших днів-5 покоління ЕОМ

Перехід до комп'ютерів п'ятого покоління передбачав перехід до нових архітектур, орієнтованим на створення штучного інтелекту.

Вважалося, що архітектура комп'ютерів п'ятого покоління буде містити два основні блоки. Один з них - власне комп'ютер, в якому зв'язок з користувачем здійснює блок, званий «інтелектуальним інтерфейсом». Завдання інтерфейсу - зрозуміти текст, написаний на природній мові або мова, і викладене таким чином умову задачі перевести в працюючу програму.

Основні вимоги до комп'ютерів 5-го покоління: Створення розвинутого людино-машинного інтерфейсу (розпізнавання мови, образів); Розвиток логічного програмування для створення баз знань і систем штучного інтелекту; Створення нових технологій у виробництві обчислювальної техніки; Створення нових архітектур і обчислювальних комплексів.

Нові технічні можливості обчислювальної техніки повинні були розширити коло вирішуваних завдань і дозволити перейти до завдань створення штучного інтелекту. В якості однієї з необхідних для створення штучного інтелекту складових є бази знань (бази даних) з різних напрямків науки і техніки. Для створення і використання баз даних потрібна висока швидкодія обчислювальної системи і великий обсяг пам'яті. Універсальні комп'ютери здатні виробляти високошвидкісні обчислення, але не придатні для виконання з високою швидкодією порівняння і сортування великих обсягів записів, що зберігаються зазвичай на магнітних дисках. Для створення програм, що забезпечують заповнення, оновлення баз даних та роботу з ними, були створені спеціальні об'єктно орієнтовані і логічні мови програмування, що забезпечують найбільші можливості в порівнянні зі звичайними процедурними мовами. Структура цих мов вимагає переходу від традиційної фон-неймановской архітектури комп'ютера до архитектурам, що враховує вимоги завдань створення штучного інтелекту.

Приклад: IBM eServer z990

Виготовлений у 2003 р Фізичні параметри: вага 2000 кг., Споживана потужність 21 КВт., Площа 2,5 кв. м., висота 1,94 м., ємність ОЗУ 256 Гбайт, продуктивність - 9 млрд. інструкцій / сек.