К концу тридцатых годов XX столетия потребность в автоматизации сложных вычислительных процессов сильно возросла. Этому способствовало бурное развитие таких отраслей, как самолетостроение, атомная физика и других.
С 1945 года по наши дни вычислительная техника прошла 4 поколения в своём развитии:

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ.

ЭВМ первого поколения обладали быстродействием в несколько десятков тысяч операций в сек. В качестве внутренней памяти применялись ферритовые сердечники, а АЛУ и УУ были построены на электронных лампах. Быстродействие ЭВМ определялось более медленным компонентом – внутренней памятью и это снижало общий эффект.

ЭВМ первого поколения являлась ориентация на выполнение арифметических операций. При попытках приспособления для задач анализа они оказывались неэффективными.

Языков программирования как таковых еще не было, и для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или ассемблеры. Это усложняло и затягивало процесс программирования.

К концу 50-х годов средства программирования претерпевают принципиальные изменения: осуществляется переход к автоматизации программирования с помощью универсальных языков и библиотек стандартных программ. Использование универсальных языков повлекло возникновение трансляторов.

Программы выполнялись задача за задачей, т.е. оператору надо было следить за ходом  решения задачи и при достижении конца самому инициировать выполнение следующей задачи. Первой в мире принято считать ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - электронный числовой интегратор и вычислитель). ENIAC была построена в 1946 году в университете штата Пенсильвания в рамках оборонного проекта Project PX (создание водородной бомбы).

Первые проекты отечественных ЭВМ были предложены С.А. Лебедевым, Б.И. Рамеевым в 1948г. В 1949-51гг. по проекту С.А. Лебедева была построена МЭСМ (малая электронно-счетная машина).

К ЭВМ 1-го поколения относится и БЭСМ-1 (большая электронно-счетная машина), разработка которой под руководством С.А. Лебедева была закончена в 1952г., она содержала 5 тыс. ламп, работала без сбоев в течение 10 часов. Быстродействие достигало 10 тыс. операций в секунду.

Почти одновременно проектировалась ЭВМ "Стрела" под руководством Ю.Я. Базилевского, в 1953г. она была запущена в производство. Позже появилась ЭВМ "Урал - 1", положившая начало большой серии машин "Урал", разработанных и внедренных в производство под руководством Б.И. Рамеева. В 1958г. запущена в серийное производство ЭВМ первого поколения М – 20 (быстродействие до 20 тыс. операций/с ).

ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ.

Характеризуется переходом на транзисторную элементную базу и появлением первых мини-ЭВМ (например, PDP-8).

Получает дальнейшее развитие принцип автономии – он реализуется уже на уровне отдельных устройств, что выражается в их модульной структуре. Устройства ввода-вывода снабжаются собственными УУ (называемыми контроллерами), что позволило освободить центральное УУ от управления операциями ввода-вывода.

Совершенствование и удешевление ЭВМ привели к снижению удельной стоимости машинного времени и вычислительных ресурсов в общей стоимости автоматизированного решения задачи обработки данных, в то же время расходы на разработку программ (т.е. программирование) почти не снижались, а в ряде случаев имели тенденции к росту. Таким образом, намечалась тенденция к эффективному программированию, которая начала реализовываться во втором поколении ЭВМ и получает развитие до настоящего времени.

Начинается разработка на базе библиотек стандартных программ интегрированных систем, обладающих свойством переносимости, т.е. функционирования на ЭВМ разных марок. Наиболее часто используемые программные средства выделяются в ППП для решения задач определенного класса.

Совершенствуется технология выполнения программ на ЭВМ: создаются специальные программные средства - системное ПО. Цель его создания – ускорение и упрощение перехода процессором от одной задачи к другой. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных ОС и стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом.

В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий.

Этот элемент жив до сих пор: так называемые пакетные (или командные) файлы MS DOS есть не что иное, как пакеты заданий (расширение в их имени bat является сокращением от английского слова batch, что означает пакет).

ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ.

В 70-х годах возникают и развиваются ЭВМ третьего поколения. Данный этап - переход к интегральной элементной базе и создание многомашинных систем, поскольку значительного увеличения быстродействия на базе одной ЭВМ достичь уже не удавалось. Поэтому ЭВМ этого поколения создавались на основе принципа унификации, что позволило комплексировать произвольные вычислительные комплексы в различных сферах деятельности.

Расширение функциональных возможностей ЭВМ увеличило сферу их применения, что вызвало рост объема обрабатываемой информации и поставило задачу хранения данных в специальных базах данных и их ведения. Так появились первые системы управления базами данных – СУБД.

Изменились формы использования ЭВМ: введение удаленных терминалов (дисплеев) позволило широко и эффективно внедрить режим разделения времени и за счет этого приблизить ЭВМ к пользователю и расширить круг решаемых задач.

Обеспечить режим разделения времени позволил новый вид ОС, поддерживающих мультипрограммирование.

 Мультипрограммирование - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок внутренней памяти, называемый разделом. Мультипрограммирование нацелено на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины, поэтому эти ОС носили интерактивный характер, когда в процессе диалога с ЭВМ пользователь решал свои задачи.

В нашей стране к ЭВМ этого поколения следует отнести серии ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ.

В 1973 была выпущена первая модель ЭВМ серии ЕС, а с 1975 года появились модели ЕС-1012, ЕС-1032, ЕС-1033, ЕС-1022, а позже более мощная ЕС-1060.

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ.

С 1980 года начался современный четвертый этап, для которого характерны переход к большим интегральным схемам, создание серий недорогих микро-ЭВМ и разработка суперЭВМ для высокопроизводительных вычислений. Подсчитано, что внедрение БИС увеличивает надежность не менее чем в 10 раз.

Из отечественных ЭВМ к машинам 4-го поколения относятся микропроцессорные вычислительные комплексы (МВК) семейства "Эльбрус".

      Ø  В 1973-1979 гг. создан десятипроцессорный компьютер “Эльбрус-1”;

      Ø  В 1977-1984 гг. - “Эльбрус-2”, использующийся в системе ПРО второго поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70.

      Ø  В 1985-1994 гг. разработан 16-процессорный “Эльбрус-3”, превосходящий по производительности лучший в то время западный суперкомпьютер GRAY-YMP.

      Ø  В 1986 году вышло постановление о создании МВК “Эльбрус-90микро”. Обязательным условием было использование в этой разработке только отечественных решений, элементной базы и математики.

      Ø  В 2003 году начат серийный выпуск МВК “Эльбрус-90микро”. Они функционируют под управлением ОС Solaris,Linux, МС ВС и выпускаются в стационарном, перебазируемом и настольном исполнениях. Число процессоров в них может составлять от одного до четырех.

      Ø  Продолжается в "МЦСТ" и работа над 128-процессорным вычислительным комплексом "Эльбрус-3м" на базе микропроцессора нового поколения "Эльбрус".

Наиболее значительным на этапе четвертого поколения ЭВМ стало появление персональных ЭВМ, что позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения.

В 1976 году появился персональный компьютер Apple-1.

Он был разработан в середине 70-х Стивом Возняком. В то время он работал на компанию Hewlett-Packard, в которой не заинтересовались разработкой, передав все права на нее Стиву. Позже Стив Джобс, школьный друг Возняка, убедил его начать коммерческую продажу компьютера. Устройство продавалось по цене в 666 долларов и 66 центов. В 1977 году вышла вторая модель.

Тираж ПК APPLE-2 превысил 1 млн. экземпляров

Фирма IBM, основанная в 1914 г. и известность которой принесли ЭВМ серии IBM 360/370, в середине 70-х годов столкнулась с конкуренцией со стороны мини-ЭВМ, а затем и ПК.

Ответом конкурентам стал проект разработки массового ПК IBM PC (1981 г.). Первые ПК этого типа с процессором 8088 имели один НГМД и кассетный магнитофон. В ПЗУ был встроен язык программирования Бейсик. Емкость ОЗУ составляла всего 64 Кбайта.

Вскоре  IBM-PC был модифицирован в  IBM PC XT с НЖМД емкостью от 10 до 30 Мбайт. Конструкция этого ПК базировалась на материнской плате, которая позволяла расширять возможности ПК.

IBM PC явился промышленным стандартом ПК как в аппаратной, так и в программной части компьютера. С этого момента и начинается эра современных ПК.

Возникают ОС, поддерживающие графический интерфейс, интеллектуальные ППП, операционные оболочки. В связи с возросшим спросом на ПО совершенствуются технологии его разработки – появляются развитые системы программирования, инструментальные среды пользователя.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС. В сетевых ОС хорошо развиты средства защиты информации от несанкционированного доступа. Распределенные ОС обладают схожими с сетевыми системами функциями работы с файлами и другими ресурсами удаленных компьютеров, но там слабее выражены средства защиты.

В 1982 г. фирмой была создана новая модель IBM PC АТ с усовершенствованной технологией. Типовой объем ОЗУ вырос до 640 Кбайт – 1 Мбайта. Емкость НЖМД увеличилась до 40 Мбайт.  Микропроцессор 80286 позволил в несколько раз увеличить скорость выполнения операций.

В 1987 г. фирма решила оградить себя от слишком резвых конкурентов и разработала серию ПК PS/2 с закрытой архитектурой и микроканальной шиной данных. Все периферийное оборудование для этой серии фирма стала производить сама. Но как показала практика, это направление явилось тупиковым в развитии ПК.

С 1993 г. фирма IBM приступила к выпуску ПК на микропроцессорах  Intel 486, а затем и Intel Pentium с частотой 90 и 100 МГц. Память ПК составляла от 8 до 192 Мбайт, кэш-память от 256Кбайт до 1Мбайта. Базовое программное обеспечение составляли DOS 6.3, Windows 3.11 и OS/2.

Достижения в области миниатюризации привело к созданию нового поколения ПК – переносных компьютеров Notebook и КПК.

Термин КПК впервые употребил Джон Скалли  на выставке в Лас-Вегасе, применительно к Apple Newton (у этого устройства был процессор ARM-610 с частотой 20 МГц, рукописный ввод и вес в 400 г). Это и был по сути дела первый КПК, поступивший в коммерческую продажу в 1993 году под именем Message Pad

На главную страницу

ПРОЕКТ ЭВМ ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЕ.

Процесс подготовки задачи к решению на ЭВМ несоизмеримо продолжительнее самого решения. Многие месяцы подготовки задачи несопоставимы с несколькими минутами ее решения компьютером. Это одна из причин совершенствования традиционной технологии. Вторая причина связана с объективной эволюцией использования компьютеров, которая показана в таблице:

Как видно из таблицы, компьютер «приближается» к пользователю, который не является хорошо подготовленным в области общения с компьютером и испытывает значительные затруднения в решении своих прикладных задач с использованием компьютера.

Как видно из таблицы, компьютер «приближается» к пользователю, который не является хорошо подготовленным в области общения с компьютером и испытывает значительные затруднения в решении своих прикладных задач с использованием компьютера.

В этой связи возникает проблема организации нового типа взаимодействия конечного пользователя и компьютера. Эта проблематика получила выражение в проекте ЭВМ пятого поколения, который был опубликован в начале 80-х годов 20-го столетия в Японии.

Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта.

Считалось, что архитектура компьютеров пятого поколения будет содержать два основных блока. Один из них - собственно компьютер, в котором связь с пользователем осуществляет блок, называемый "интеллектуальным интерфейсом". Задача интерфейса - понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие задачи перевести в работающую программу.

Основные требования к компьютерам 5-го поколения:

      Ø  Создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов);

      Ø  Развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта;

      Ø  Создание новых технологий в производстве вычислительной техники;

      Ø  Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.

Новые технические возможности вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и позволить перейти к задачам создания искусственного интеллекта. В качестве одной из необходимых для создания искусственного интеллекта составляющих являются базы данных и знаний. Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти.

Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения с высокой скоростью операций сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках.

Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы специальные объектно-ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками. Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.

Полезные ссылки по теме:

Виртуальный компьютерный музей ..... http://www.computer-museum.ru/index.php

История вычислительной техники ..... http://www.sch297.ru/projects/ivt

История компьютеров ................ www.compnew.ru/history.html

Виртуальный музей ВТ ............... http://mf.grsu.by/other/001

Эволюция КПК ....................... http://asusmobile.ru/articles/?showdetailed=47&comments