Введення
1. Історія появи перших обчислювальних машин
2. Чотири покоління розвитку ЕОМ
2.1 Перше покоління ЕОМ
2.2 Друге покоління ЕОМ
2.3 Третє покоління ЕОМ
2.4 Четверте покоління ЕОМ
Висновок
Введення
Сьогодні вже неможливо уявити своє життя без персонального комп'ютера. Звичайний системний блок, до якого ми всі так давно звикли став абсолютно буденною річчю. Ми вже не звертаємо на нього уваги як на диво техніки і на геній людського прогресу. Сьогодні кожен, скільки б йому не було років, може зайти додому і вільно скористатися стандартним пакетом послуг, які встановлені на будь-якому комп'ютері. Але мало хто пам'ятає про те величезному шляху, який виконали ЕОМ для того, щоб стати сьогоднішнім комп'ютером. Ми користуємося сьогоднішніми плодами прогресу як абсолютно буденними речами: як водою або електрикою. У пам'яті багатьох з нас не збереглися картинки тих років, коли комп'ютер представлявся чимось особливим і таємничим. Коли професія "програміст" викликала масу незрозумілих вигуків і заздрісних поглядів. Мало хто пам'ятає про перфокарти, але, що найдивніше, люди вже почали забувати про звичайні дискети, які до недавнього часу були незамінні у використанні персонального комп'ютера. Мета і завдання даної курсової роботи: проаналізувати етапи розвитку електронно-обчислювальних машин, порівняти їх на кожному з трьох етапів, спробувати зрозуміти і уявити собі, наскільки сильно наука стрибнула вперед за такий короткий проміжок часу.
1. Історія появи перших обчислювальних машин
Стрімкий розвиток цифрової обчислювальної техніки (ОТ) і становлення науки про принципи її побудови та проектування почалося в 40-х роках нашого століття, коли технічною базою ВТ стала електроніка, потім мікроелектроніка, а основою для розвитку архітектури комп'ютерів (електронних обчислювальних машин ЕОМ) - досягнення в області штучного інтелекту. До цього часу протягом майже 500 років цифрова обчислювальна техніка зводилася до найпростіших пристроїв для виконання арифметичних операцій над числами. Основою практично всіх винайдених за 5 століть пристроїв було зубчате колесо, розраховане на фіксацію 10 цифр десяткової системи числення. Перший у світі ескізний малюнок трінадцатіразрядного десяткового підсумовуючого пристрою на основі коліс з десятьма зубцями належить Леонардо да Вінчі. Він був зроблений в одному з його щоденників (вчений почав вести щоденник ще до відкриття Америки в 1492 р.). У 1623 р. через 100 з гаком років після смерті Леонардо да Вінчі німецький вчений Вільгельм Шиккард запропонував своє рішення тієї ж задачі на базі шестіразрядний десяткового обчислювача, що складався також із зубчатих коліс, розрахованого на виконання додавання, віднімання, а також табличного множення і ділення. Обидва винаходи були виявлені тільки в наш час і обидва залишилися тільки на папері. Першим реально здійсненим і що став відомим механічним цифровим обчислювальним пристроєм стала "Паскаліна" великого французького вченого Блеза Паскаля - 6-ти (або 8-ми) розрядне пристрій, на зубчастих колесах, розрахований на підсумовування і віднімання десяткових чисел (1642 р.). Через 30 років після "паскаліни" в 1673 р. з'явився "арифметичний прилад" Готфріда Вільгельма Лейбніца - дванадцятирозрядний десяткове пристрій для виконання арифметичних операцій, включаючи множення і ділення, для чого, на додаток до зубчатих коліс використовувався східчастий валик. "Моя машина дає можливість здійснювати множення і ділення над величезними числами миттєво" - з гордістю писав Лейбніц своєму другові. Про машину Лейбніца було відоме у більшості країн Європи. У цифрових електронних обчислювальних машинах, що з'явилися більше двох століть тому, пристрій, що виконує арифметичні операції (ті ж самі, що і "арифметичний прилад" Лейбніца), отримало назву арифметичного. Пізніше, у міру додавання ряду логічних дій, його стали називати арифметико-логічним. Воно стало основним пристроєм сучасних комп'ютерів. Таким чином, два генії XVII століття, встановили перші віхи в історії розвитку цифрової обчислювальної техніки. Заслуги В. Лейбніца, однак, не обмежуються створенням "арифметичного пристрою". Починаючи зі студентських років і до кінця життя він займався дослідженням властивостей двійкової системи числення, що стала в подальшому, основною при створенні комп'ютерів. Він надавав їй якийсь містичний сенс і вважав, що на її базі можна створити універсальний мова для пояснення явищ світу та використання в усіх науках, у тому числі у філософії. Збереглося зображення медалі, намальоване В. Лейбніцем в 1697 р., що пояснює співвідношення між двійковій і десяткової системами числення. Минуло ще понад сто років і лише в кінці XVIII століття у Франції були здійснені наступні кроки, що мають принципове значення для подальшого розвитку цифрової обчислювальної технiки - "програмне" за допомогою перфокарт керування ткацьким верстатом, створеним Жозефом жакард, і технологія обчислень, при ручному рахунку, запропонована Гаспаром де Проні, що розділив чисельні обчислення на три етапи: розробка чисельного методу, складання програми послідовності арифметичних дій, проведення власне обчислень шляхом арифметичних операцій над числами вiдповiдно до складеної програми. Ці два нововведення були використані англійцем Чарльз Беббідж, здійснив, якісно новий крок у розвитку засобiв цифрової обчислювальної техніки - перехід від ручного до автоматичного виконання обчислень по складеній програмі. Ним був розроблений проект Аналітичної машини - механічної універсальної цифрової обчислювальної машини з програмним керуванням (1830-1846 рр.).. Машина включала п'ять пристроїв - арифметичний (АУ), що запам'ятовує (ЗП), керування, вводу, виводу (як і перші ЕОМ з'явилися 100 років тому). АУ будувалося на основі зубчастих коліс, на них же пропонувалося реалізувати ЗУ (на 1000 50-розрядних чисел!). Для введення даних і програми використовувалися перфокарти. Передбачувана швидкість обчислень - додавання і віднімання за 1 сек, множення і ділення - за 1 хв. Крiм арифметичних операцій була команда умовного переходу. Програми для розв'язання задач на машині Беббідж, а також опис принципiв її роботи, були складені Адою Августою Лавлейс - дочкою Байрона. Були створені окремі вузли машини. Всю машину через її громіздкість створити не вдалося. Тільки зубчастих коліс для неї знадобилося б понад 50 000. Змусити таку махину працювати можна було тільки за допомогою парової машини, що і намічав Беббiдж. "... Влітку 2001 року машина Беббіджа була, нарешті, побудована стараннями Дорона Суод *, директора лондонського Музею науки. Ця машина не тiльки стала плодом генiального задуму, але i стала шедевром iнженерної роботи. Вона складається з понад восьми тисяч окремих деталей, здебільшого виточених вручну - всього п'ять тонн дуже точної механiки! Особливо вражає "принтер XIX століття". Він вiдтискує результати обчислень на поверхнi друкованої форми i друкує їх на папері. Так завтрашнiй день стає копiєю минулого, а механічне мельтешеніє деталей - яке ожило музикою думки, зримими переливами логiки. Поворот рукоятки, i вся машини починає рухатися. Вона розмірковує. Вали тріщать, шпинделі фирчат; штанги стукають; колеса обертаються. Свого часу Беббiдж сподівався, що задумана їм машина стане пророкувати стихiйнi лиха й удари долі, зводячи циферки численних фактiв воєдино i перетворюючи низку одиничних подiй у фатальну картину загального зв'язку речей. Тепер його машинi має тягнути скромне, примарне iснування. Час від часу Суод буде вручати гостям музею сувенір - листок, на якому роздруковане рiшення улюбленого рiвняння Беббіджа: Y = X2 + X +41 ... " Цікаво відзначити, що в 1870 р. (за рік до смерті Беббідж) англійський математик Джевонс сконструював (ймовірно, першу в світі) "логiчну машину", що дозволяє механізувати найпростіші логічні висновки. У Росії про роботу Джевонса стало відомо в 1893 р., коли професор університету в Одесі І. Слешинський опублікував статтю "Логічна машина Джевонса" ("Вісник дослідної фізики та елементарної математики", 1983 р., № 7) .. "Будівельниками" логічних машин в дореволюційній Росії стали Павло Дмитрович Хрущов (1849-1909) і Олександр Миколайович Щукарев (1884-1936), що працювали в навчальних закладах України. Першим відтворив машину Джевонса професор Хрущов. Примірник машини, створений ним в Одесі, одержав "у спадщину" професор Харківського технологічного інституту Щукарьов, де він працював починаючи з 1911 р. Він сконструював машину наново, внісши до неї цілий ряд удосконалень, і неодноразово виступав з лекціями про машину i про її можливих практичних застосуваннях. Одна з лекцій була прочитана в 1914 р. в Політехнічному музеї в Москві. Присутній на лекції проф. А. Н. Соков писав:
"Якщо ми маємо арифмометри, якi додають, вiднiмають, множать мільйонні цифри поворотом важеля, то, очевидно, час вимагає мати логічну машину, здатну робити безпомилкові висновки та умовиводи, одним натисканням відповідних клавіш. Це збереже масу часу, залишивши людині область творчості, гіпотез, фантазії, натхнення - душу життя ". Ці пророчі слова були сказані в 1914 р.! (Журнал "Вокруг света", № 18, стаття А. М. Сокова "Розумова машина").
Слід зазначити, що сам Джевонс, первосоздатель логічної машини, не бачив для неї яких-небудь практичних застосувань.
На жаль, машини Хрущова і Щукарьова не збереглися. Однак, у статті "Механізація мислення" (логічна машина Джевонса), опублікованій професором А. Н. Щукарьовим в 1925 р. ("Вісник знання", № 12), дається малюнок машини сконструйованої Щукарьовим і її достатньо докладний опис, а також, що дуже важливо - рекомендації щодо її практичного застосування.
Таким чином, у Алана Тьюринга, що опублікував в 1950 р. статтю "Чи може машина мислити?" були попередники в Україну, цікавилися цим питанням.
Геніальну ідею Беббідж здійснив Говард Айкен, американський учений, що створив в 1944 р. перший в США релейно-механічний комп'ютер. Її основні блоки - арифметики і пам'яті були виконані на зубчастих колесах!
Якщо Беббідж набагато випередив свій час, то Айкен, використавши всі ті ж зубчасті колеса, в технічному плані при реалізації ідеї Беббідж використовував застарілі рішення. Ще десятьма роками раніше, в 1934 р. німецький студент Конрад Цузе, який працював над дипломним проектом, вирішив зробити (у себе вдома), цифрову обчислювальну машину з програмним управлінням та з використанням - вперше у світі! - Двійкової системи числення. У 1937 р. машина Z1 (Цузе 1) запрацювала! Вона була двійковій, 22-х розрядною, iз плаваючою комою, з пам'яттю на 64 числа і все це на чисто механічної (важеля) основі!.
У тому ж 1937 р., коли запрацювала перша в світі двійкова машина Z1, Джон Атанасов (болгарин за походженням, який жив у США) почав розробку спеціалізований комп'ютер, вперше в світі застосувавши електронні лампи (300 ламп). Піонерами електроніки виявилися й англійці - в 1942-43 роках в Англії була створена (за участю Алана Тьюрінга) ВМ "Колоссус". У ній було 2000 електронних ламп! Машина призначалася для розшифрування радіограм німецького вермахту. Роботи Цузе і Тьюрінга були секретними. Про них в той час знали небагато. Вони не викликали будь-якого резонансу у світі. І тільки в 1946 р. коли з'явилася інформація про ЕОМ "ЕНІАК" (електронний цифровий інтегратор і комп'ютер), створеної в США Д. Мочлі і П. Еккертом, перспективність електронної техніки стала очевидною (У машинi використовувалися 18 тис.електронних ламп і вона виконувала близько 3-х тис. операцiй за сек). Проте машина залишалася десятковою, а її пам'ять складала лише 20 слів. Програми зберігалися поза оперативної пам'яті.
Завершальну крапку в створеннi перших ЕОМ поставили, майже одночасно, в 1949-52 рр.. вчені Англії, Радянського Союзу та США (Моріс Уїлкс, ЕДСАК, 1949 р.; Сергій Лебедєв, МЕСМ, 1951 р.; Ісаак Брук, М1, 1952 р.; Джон Мочлі і Преспер Еккерт, Джон фон Нейман ЕДВАК, 1952 р.) , що створили ЕОМ з зберiгається в пам'ятi.
Протягом механічного, релейного і на початку електронного періоду розвитку цифрова обчислювальна техніка залишалася областю техніки, наукові основи якої тільки визрівали.
Першими складовими майбутньої науки, використаними, в подальшому, для створення основ теорії ВМ, з'явилися дослідження двійкової системи числення, проведені Лейбніцем (XYII століття), алгебра логіки, розроблена Джорджем Булем (XIХ століття), абстрактна "машина Тьюринга", запропонована геніальним англійцем в 1936 р. для доказу можливості механічної реалізації будь-якого має розв'язок, теоретичні результати Клода Шеннона, Шестакова, Гаврилова (30-ті роки ХХ ст.) поєднали електроніку з логікою.
Принципи побудови комп'ютерів, висловлені П. Еккертом і Нейманом (США, 1946 р.) і, незалежно, С. Лебедєвим (СРСР, 1948 р.) стали завершенням першого етапу розвитку науки про комп'ютери.
Цифрова обчислювальна техніка в цей час була ще недосконала і багато в чому поступалася аналогової, що мала у своєму арсеналі механічні інтегратори, машини для вирішення диференціальних рівнянь і ін
У СРСР, у тому числі в Україні, поняття "обчислювальна техніка" довгий час використовувалося як для позначення технічних засобів, так і науки про принципи їхньої побудови i проектування.
Проте, на наступному етапі цифрова техніка зробила безпрецедентний ривок за рахунок інтелектуалізації ЕОМ, у той час як аналогова технiка не вийшла за рамки коштів для автоматизації обчислень.
Розвитку цифрової техніки сприяв розвиток у другій половині ХХ ст. науки про комп'ютери. Наукові основи цифрових ЕОМ у цей час поповнилися теорією цифрових автоматів, основами програмування, теорiєю штучного інтелекту, теорією проектування ЕОМ, комп'ютерними технологіями, що забезпечили становлення нової науки, що отримала назву "Computer Science" (комп'ютерна наука) у США і "інформатика" у Європі. Великий внесок у її розвиток внесли вчені України (В. М. Глушков, К. Л. Ющенко, З. Л. Рабинович, Ю. В. Капітонова, О. А. Летичевський та ін.)
Термін "інформатика", позначав науку про отримання, передачу, зберіганні та обробці інформації. У свою чергу, її разделяkb на теоретичну і прикладну.
Теоретична інформатика включала математичне моделювання інформаційних процесів. Прикладна охоплювала питання побудови та проектування ЕОМ, мереж, мультимедіа, комп'ютерні технології інформаційних процесів та ін Головною науковою базою прикладної інформатики були електроніка (мікроелектроніка) і теорія штучного інтелекту.
Слід зазначити, що в області штучного інтелекту, незважаючи на багато досягнень, ми стоїмо лише на самому початку розвитку цього важливого наукового напрямку, і тут відкриваються величезні перспективи зближення ЕОМ з "інформаційними" можливостями людини.
Найкраще про "інтелектуальних" можливості машини сказав В. М. Глушков.
"Навряд чи можна сумніватися, що в майбутньому все більш і більш значна частина закономiрностей навколишнього свiту буде пізнаватися, і використовуватися автоматичними помiчниками людини. Але настільки ж, безсумнівно, і те, що всі найбільш важливе в процесах мислення i пiзнання завжди буде долею людини . Справедливість цього висновку обумовлена історично.
... Людство не являє собою просту суму людей. Інтелектуальна та фізична міць людства визначається не тільки сумою людських м'язів і мозку, але i всiма створеними ним матерiальними i духовними цінностями. У цьому розумiннi нiяка машина i нiяка сукупнiсть машин, будучи, в кінцевому рахунку продуктом колективної дiяльностi людей, не можуть бути "розумнішими" людства в цілому, тому що при такому порiвняннi на одну чашу ваг кладеться машина, а на іншу - все людство разом iз створеною їм технікою, що включає, зрозумiло, і розглянуту машину.
Слід відзначити також, що людинi iсторично завжди буде належати остаточна оцiнка iнтелектуальних, так само як і матеріальних цінностей, у тому числі і тих цінностей, що створюються машинами, так що і в цьому розумiннi машина нiколи не зможе перевершити людини.
Таким чином, можна зробити висновок, що в суто інформаційному плані кібернетичні машини не тільки можуть, але й обов'язково повиннi перевершити людину, а в ряді поки ще відносно вузьких областей вони роблять це вже сьогодні. Але в плані соціально-історичному ці машини є i завжди залишаться не більше ніж помiчниками i знаряддями людини ". (В. М. Глушков. Мислення і кібернетика / / Зап. Філософії. - 1963. № 1).
В даний час термін "інформатика" все частіше замінюється більш змістовним терміном "інформаційні технології" (ІТ), що позначає з одного боку, розробку, проектування і виробництво комп'ютерів, периферії та елементної бази для них, мережевого обладнання, алгоритмiчного i системного програмного забезпечення, а з іншого - їх застосування в системах самого різного призначення.
Основоположником ІТ в Україну і в колишньому Радянському Союзі став В. М. Глушков, засновник всесвітньо відомого Інституту кібернетики НАН України, що носить зараз його ім'я.
Що стосується елементної бази, багато в чому визначає розвиток комп'ютерів, то слід сказати, що розміри електронних компонентів вже наближаються до межі - 0,05 мікрона.
Тим не менш, істотно нових і ефективних елементів ще не з'явилося. Хоча в цій області ведуться численні дослідження.
Найбільш активний розвиток цифрової ОТ в даний час йде, в першу чергу, шляхом нарощування вбудованого штучного інтелекту. Комп'ютери, що одержали свою назву від початкового призначення - виконання обчислень, одержали друге, дуже важливе призначення. Вони стали незамінними помічниками людини в її інтелектуальної діяльності і основним технічним засобом інформаційних технологій.
2. Чотири покоління розвитку ЕОМ
Трохи більше 50 років пройшло з тих пір, як з'явилася перша електронна обчислювальна машина. За цей короткий для розвитку суспільства період змінилося кілька поколінь обчислювальних машин, а перші ЕОМ сьогодні є музейною рідкістю. Сама історія розвитку обчислювальної техніки представляє чималий інтерес, показуючи тісний взаємозв'язок математики з фізикою (перш за все з фізикою твердого тіла, напівпровідників, електронікою) і сучасною технологією, рівнем розвитку якої багато в чому визначається прогрес у виробництві засобів обчислювальної техніки.
Електронно-обчислювальні машини у нас в країні прийнято ділити на покоління. Для комп'ютерної техніки характерна передусім швидкість зміни поколінь - за її коротку історію розвитку вже встигли змінитися чотири покоління і зараз ми працюємо на комп'ютерах п'ятого покоління. Що ж є визначальною ознакою при віднесенні ЕОМ до того чи іншого покоління? Це перш за все їх елементна база (з яких в основному елементів вони побудовані), і такі важливі характеристики, як швидкодія, ємність пам'яті, способи управління і переробки інформації. Звичайно ж, поділ ЕОМ на покоління в певній мірі умовно. Існує чимало моделей, які за одними ознаками відносяться до одного, а за іншими - до іншого покоління. І все ж, незважаючи на цю умовність покоління ЕОМ можна вважати якісними стрибками в розвитку електронно-обчислювальної техніки.
2.1 Перше покоління ЕОМ
Створенню першого реле передувало винахід в 1824 р. англійцем Стардженом електромагніту - пристрої, що перетворює вхідний електричний струм дротяної котушки, намотаною на залізний сердечник, в магнітне поле, що утворюється всередині і поза цим сердечника. Магнітне поле фіксувалося (виявлялося) своїм впливом на феромагнітний матеріал, розташований поблизу сердечника. Цей матеріал притягався до сердечника електромагніту.
Згодом ефект перетворення енергії електричного струму в механічну енергію осмисленого переміщення зовнішнього феромагнітного матеріалу (якоря) ліг в основу різних електромеханічних пристроїв електрозв'язку (телеграфії і телефонії), електротехніки, електроенергетики. Одним з перших таких пристроїв було електромагнітне реле, винайдене американцем Дж. Генрі у 1831 р.
Слід зазначити, що перше релейне пристрій представляв собою не комутаційне реле.
Електричний сигнал від зовнішнього джерела після перетворення електромагнітом цього реле в магнітне поле приводив у рух якір, який, переміщуючись, бив по корпусу металевого дзвони, викликаючи звуковий сигнал. Очевидно, що електромагніт з зовнішнім якорем ліг в основу конструкції і першого комутаційного реле, використаного в телеграфному апараті, побудованому в 1837 р. американським художником і винахідником С. Бризом (Морзе), який створив пізніше до нього і код - азбуку Морзе.
Апарат Морзе представляв собою електромеханічний пристрій, в якому передавачем служив телеграфний ключ, а приймачем електромагніт з рухомим сердечником, керуючий роботою пише механізму. Кодові електричні імпульси від приймача до передавача передавалися по довгих дротах і, тому, вимагали посилення. Для посилення слабких імпульсів струму Морзе, за порадою Дж. Генрі, використовував його електромагнітне реле, якір якого вже впливав не на дзвін, а на рухливий електричний контакт, що підключає батарею живлення до приймального електромагніту синхронно з приходом сигналу Морзе. Таким чином, ослаблений імпульс електричного струму посилювався і міг вже сприйматися прийомним електромагнітом телеграфного апарата або передаватися далі. Посилення ослабленого струму за допомогою пристрою Дж. Генрі нагадувало зміну (по-французьки: relais) втомлених поштових коней на станціях або передачу естафети (relais) втомленим спортсменом, що і послужило назвою relais для пристроїв подібного роду. Воістину широкомасштабне промислове застосування і, як наслідок цього, конструктивно-технологічний розвиток електромагнітних реле почалося після винаходу телефону та удосконалення першого телефонних станцій ручного обслуговування шляхом використання гніздо-шнурових комутаторів. Саме в таких комутаторах американською фірмою Вестерн-Електрик вперше в 1878 р. було застосовано електромагнітне реле. Воно ще мало схоже на наступні конструкції реле для телефонії, а більше нагадувало телеграфний ключ. Широке впровадження телефонії зажадало масового виробництва електромагнітних реле, конструкції яких були б технологічні, дешеві і надійні в роботі.
ЕОМ першого покоління в якості елементної бази використовували електронні лампи і реле; оперативна пам'ять виконувалася на тригерах, пізніше на феритових сердечниках.
ЕОМ першого покоління відрізнялися невисокою надійністю, вимагали системи охолодження і мали значні габарити. Процес програмування вимагав значного мистецтва, гарного знання архітектури ЕОМ та її програмних можливостей. Спочатку використовувалося програмування в кодах ЕОМ (машинний код), потім з'явилися автокоди і асемблери, певною мірою автоматизують процес програмування завдань. ЕОМ першого покоління використовувалися для науково-технічних розрахунків. Процес програмування більше нагадував мистецтво, яким займався дуже вузьке коло математиків, електроников і фізиків.
Результатом розвитку EDSAC-проекту стало створення серії ЕОМ LEO (1951 р.), DEDUCE (1954 р., Англія), ENIAC (1950), MARK-3, SWAC (1950), IAS, BINAC, UNIVAC (1951), MANIAC, WhirlWind-1, ORDVAC, IBM 701 (1952, США); Gamma-40 (1952, Франція); МЕСМ (1951), БЕСМ (1952), Мінськ-1, Урал-2, М-20 (СРСР) і ін При цьому, ЕОМ UNIVAC могла обробляти як числову, так і символьну інформацію та її виробництво носило комерційний характер. Особливо слід відзначити створену в 1952 р. під впливом ідей Джона фон Неймана ЕОМ WhirlWind-1 (Вихор-1), що використовує оперативну пам'ять на феритових сердечниках (згодом повсюдно використовуються для запам'ятовуючих пристроїв) і яка є самої швидкодіючої ЕОМ у середині 50-х років: 330 тис. оп / сек (додавання) і 60 тис. оп / сек (множення).
Вітчизняна ЕОМ БЕСМ з'явилася першою і однією з самих швидкодіючих в континентальній Європі. Найбільш важливими експериментальними проектами ЕОМ цього покоління є: Manchester Mark 1, EDSAC, EDVAC, SEAC, WhirlWind, IAS, ENIAC.
Найпершими серійними ЕОМ стали: Ferranti Mark 1, UNIVAC 1, LEO 1.
2.2 Друге покоління ЕОМ
Друге покоління характеризується низкою прогресивних архітектурних рішень і подальшим розвитком технології програмування.
В якості пристроїв зберігання та обробки інформації на зміну вакуумним лампам прийшли транзистори. Робота транзисторів була більш стабільна, ніж у вакуумних ламп. Транзистори виділяли менше тепла і споживали менше енергії. Кожен транзистор представляв собою окрему деталь, яку потрібно впаяти в друковану плату - це повільний, трудомісткий процес. У якості пристроїв зберігання інформації застосовувалася технологія пам'яті на магнітних сердечниках. Вона складалася з маленьких (близько 1 мм в діаметрі) магнітних кілець, які поляризувалися у двох напрямках, представляючи таким чином біт даних. Ця пам'ять збиралася вручну, і тому була дуже дорогою. Комп'ютери другого покоління мали до 32 Кбайт оперативної пам'яті, а швидкість обчислень їх була від 200000 до 300000 операцій в секунду.
Розвиток програмного забезпечення характеризується створенням розвинених макроассемблера, що підвищують рівень спілкування з ЕОМ, але які є в основі своїй машинно-орієнтованими мовами низького рівня. У асемблерах вперше з'являються засоби роздільної компіляції і переміщувані програм, яка стала першим кроком до віртуалізації ресурсів і появі спеціальних проміжних мов, а також нових системних програм - завантажувачів і компонувальник. Кінець 50-х років характеризується початком етапу автоматизації програмування, що призвів до появи мов програмування B0, Commercial Translator, FACT, MathMatic і, нарешті, появою цілого ряду проблемно-орієнтованих мов програмування високого рівня (МВР): Fortran (1957 р.), що з'явився першою мовою такого класу, Algol-60, АКІ-400 та ін Подальшим розвитком програмної складової обчислювальної техніки було створення розвинутих бібліотек стандартних програм на різних мовах програмування і різного призначення, моніторів і диспетчерів для управління режимом роботи ЕОМ і плануванням її ресурсів, що заклали міцні основи подальшої концепції операційних систем наступного покоління.
Друге покоління починається з ЕОМ RCA-501, що з'явилася в 1959 р. в США і створеної на напівпровідниковій елементній базі. Між тим, ще в 1955 р. була створена бортова транзисторна ЕОМ для міжконтинентальної балістичної ракети ATLAS. Нова елементна технологія дозволила різко підвищити надійність обчислювальної техніки, знизити її габарити та споживану потужність, а також значно підвищити продуктивність. Це дозволило створювати ЕОМ з великими логічними можливостями і продуктивністю, що сприяло поширенню сфери застосування ЕОМ на вирішення завдань планово-економічних, управління виробничими процесами та ін У рамках другого покоління все більш чітко проявляється диференціація ЕОМ на малі, середні і великі, що дозволила істотно розширити сферу застосування ВТ, приступити до створення автоматизованих систем управління підприємствами (АСУ), цілими галузями (ОАСУ) і технологічними процесами (АСУТП). Однак даний прогрес забезпечувався не тільки власне розвитком ЕОМ, велику роль тут відігравало і розвиток супутнього обладнання (засоби введення / виводу, зовнішня пам'ять та ін.) При цьому, від покоління до покоління даний компонент комп'ютерної інформатики відіграє все більшу роль, багато в чому визначаючи рівень інтерфейсу користувача з ЕОМ і їх можливості по обробці інформації.
Із зарубіжних ЕОМ другого покоління можна відзначити такі відомі американські моделі як IBM 7090, LARC (1960 р.), Stretch (1961 р.) і англійську ATLAS (1962 р.). При цьому, якщо Stretch була першою великою ЕОМ, що використовує слова як фіксованою, так і змінної довжини, то LARC був останнім великим проектом, що використовують оперативну пам'ять виключно для зберігання десяткових чисел. У ЕОМ ATLAS, що є, мабуть, останнім великим проектом другого покоління, був використаний ряд нововведень, надалі знайшли свій розвиток в моделях наступного покоління: концепція віртуальної пам'яті і апаратна система переривань (екстракодов) та ін Обидві концепції були взяті на озброєння багатьма наступними розробниками ЕОМ, а виклики супервізора (SVC) операційної системи OS/360 широко відомої серії IBM System/360 є прямим наслідком цієї концепції.
У СРСР друге покоління починається з ЕОМ РОЗДАЄ (1960 р.) і його цілком можна охарактеризувати такими відомими серіями ЕОМ як Наірі, Світ (малі ЕОМ); МІНСЬК, Урал, Раздан, М-220, БЕСМ-4 (середні ЕОМ) і Дніпро , М-4000 (керуючі ЕОМ). Найкращою вітчизняної ЕОМ 2-го покоління по праву вважається модель БЕСМ-6, створена в 1966 р., що має основну і проміжну (на магнітних барабанах) пам'ять обсягами відповідно 128К і 512К, швидкодію близько 1 млн. оп / сек і досить велику периферію ( магнітні стрічки і диски, графобудівники, різноманітні пристрої введення / виводу). Найбільш ж масовими радянськими ЕОМ другого покоління були моделі МІНСЬК-22 і МІНСЬК-32, добре себе зарекомендували в експлуатації при вирішенні широкого кола завдань. По ряду архітектурних рішень БЕСМ-6 і МІНСЬК-32 можна віднести до моделей, проміжним між другим і третім поколіннями ЕОМ.
2.3 Третє покоління ЕОМ
Третє покоління пов'язується з появою ЕОМ з елементною базою на інтегральних схемах (ІС). У січні 1959 р. Д. Кілбі була створена перша інтегральна схема, що представляє собою тонку германієвих платівку довжиною в 1 см. Для демонстрації можливостей інтегральної технології фірма Texas Instruments створила для ВПС США бортовий комп'ютер, що містить 587 інтегральних схем і об'ємом в 150 разів меншим, ніж в аналогічної ЕОМ старого зразка. Але у інтегральної схеми Кілбі була низка істотних недоліків, які були усунені з появою в тому ж році планарних інтегральних схем Р. Нойса. З цього моменту ІС-технологія почала свій тріумфальний хід, захоплюючи все нові розділи сучасної електроніки і, в першу чергу, обчислювальну техніку.
Перші спеціальні бортові ЕОМ з ІВ-технології проектуються і будуються на замовлення військового відомства США. Нова технологія забезпечувала великі надійність, технологічність і швидкодія обчислювальної техніки при суттєвому зменшенні її габаритів. На одному квадратному міліметрі інтегральної схеми виявилося можливим розміщувати тисячі логічних елементів. Однак не тільки ІС-технологія визначила появу нового покоління ЕОМ - ЕОМ третього покоління, як правило, утворюють серії моделей, програмно сумісних знизу вгору і володіють зростаючими від моделі до моделі можливостями. Разом з тим, дана технологія дозволяла реалізовувати набагато більш складні логічні архітектури ЕОМ і їх периферійного обладнання, що суттєво розширювало функціональні та обчислювальні можливості ЕОМ.
Найбільш важливим критерієм відмінності ЕОМ другого і третього поколінь є істотний розвиток архітектури ЕОМ, що задовольняє вимогам як розв'язуваних завдань, так і працюючих на них програмістів. З розробкою експериментальних ЕОМ Stretch фірми IBM і Atlas Манчестерського університету подібна концепція архітектури ЕОМ стала реальністю; втілила її вже на комерційній основі фірма IBM створенням широко відомої серії IBM/360. Частиною ЕОМ стають операційні системи, з'явилися можливості мультипрограмування; багато завдань управління пам'яттю, пристроями вводу / виводу та іншими ресурсами стали брати на себе операційні системи або ж безпосередньо апаратна частина ЕОМ.
Першою такою серією, з якою прийнято вести відлік третього покоління, є широко відома серія моделей IBM Series/360 (або коротко IBM/360), серійний випуск якої був початий в США у 1964 р; а вже до 1970 р. серія включала 11 моделей . Дана серія справила великий вплив на подальший розвиток ЕОМ загального призначення в усіх країнах як еталон і стандарту для багатьох проектних рішень в області обчислювальної техніки. Серед інших ЕОМ третього покоління можна відзначити такі моделі як PDP-8, PDP-11, B3500 і цілий ряд інших. У СРСР та інших країнах РЕВ з 1972 р. було розпочато виробництво Єдиної серії ЕОМ (ЄС ЕОМ), що копіює (наскільки це було технологічно можливо) серію IBM/360. Поряд із серією ЄС ЕОМ у країнах РЕВ та СРСР з 1970 р. було розпочато виробництво серії малих ЕОМ (СМ ЕОМ), сумісної з відомою PDP-серією.
Якщо моделі серії IBM/360 не повністю використовували ІС-технологію (застосовувалися й методи мінітюарізаціі дискретних транзисторних елементів), то нова серія IBM/370 була реалізована вже по 100%-й ІС-технології, зберігала наступність із 360-ю серією, але її моделі мали значно більш кращі технічні характеристики, більш розвинену систему команд і ряд важливих архітектурних нововведень.
Значно більш потужним стає програмне забезпечення, що забезпечує функціонування ЕОМ у різних режимах експлуатації. З'являються розвинені системи управління базами даних (СКБД), системи автоматизації проектних робіт (САПР) різного призначення, удосконалюються АСУ, АСУТП та ін Велика увага приділяється створенню пакетів прикладних програм (ППП) різного призначення. Як і раніше з'являються нові і розвиваються існуючі мови і системи програмування, кількість яких досягає вже близько 3000. Найбільш широке застосування ЕОМ третього покоління знайшли в якості технічної основи створення великих і надвеликих інформаційних систем. Важливу роль у вирішенні даної проблеми відіграло створення програмного забезпечення (СУБД), що забезпечує створення і ведення баз і банків даних різного призначення. Різноманітність обчислювальних і програмних засобів, а також периферійного обладнання поставило на порядок денний питання ефективного вибору комплексів програмно-обчислювальних засобів для тих чи інших додатків.
Про розвиток ВТ третього покоління в СРСР слід сказати особливо. Для вироблення єдиної технічної політики в галузі обчислювальної техніки в 1969 р. з ініціативи Союзу була створена Міжурядова комісія з Координаційним центром, а потім і Радою головних конструкторів. Було прийнято рішення про створення аналога серії IBM/360 в якості основи обчислювальної техніки країн РЕВ. Для цього були сконцентровані зусилля великих науково-дослідних і проектно-конструкторських колективів, залучено понад 20 тис. вчених і висококваліфікованих фахівців, створений великий науково-дослідний центр обчислювальної техніки (НІЦЕВТ), що дозволило на початку 70-х років налагодити серійне виробництво перших моделей ЄС ЕОМ. Відразу ж слід зазначити, що моделі ЄС ЕОМ (особливо перші) були далеко не найкращими копіями відповідних оригіналів серії IBM/360.
Кінець 60-х років в СРСР характеризується великою різноманітністю несумісних засобів обчислювальної техніки, серйозно поступається за основними показниками кращим зарубіжним моделям, що вимагало вироблення більш розумною технічної політики в даному стратегічно важливому питанні. Беручи до уваги досить серйозне відставання в цьому питанні від розвинених в комп'ютерному відношенні країн (і в першу чергу, від одвічного конкурента - США) і було прийнято зазначене вище рішення, які виглядали досить привабливо - використовувати відпрацьовану і апробовану протягом 5 років і вже добре зарекомендувала себе IBM-серію з метою швидкого і дешевого впровадження її в народне господарство, відкриваючи широкий доступ до досить багатому програмного забезпечення, створеного на той час за кордоном. Але все це було лише тактичним виграшем, стратегії ж розвитку вітчизняної обчислювальної техніки було завдано потужний нокаутуючий удар.
2.4 Четверте покоління ЕОМ
Конструктивно-технологічною основою обчислювальної техніки четвертого покоління стають великі (ВІС) та надвеликі (НВІС) інтегральні схеми, створені в 70-80-х роках. За допомогою ВІС на одному кристалі можна створити пристрої, що містять тисячі і десятки тисяч транзисторів. Компактність вузлів при використанні БІС дозволяє будувати ЕОМ з великим числом обчислювальних пристроїв - процесорів (так звані багатопроцесорні обчислювальні системи). При цьому, БІС - технологія частково використовувалася вже і в проектах попереднього покоління (IBM/360, ЄС ЕОМ ряд-2 та ін.)
Найбільш важливий в концептуальному плані критерій, за яким ЕОМ четвертого покоління можна відокремити від ЕОМ третього покоління, полягає в тому, що перші проектувалися вже з розрахунку на ефективне використання сучасних мов програмування і спрощення процесу програмування для проблемного програміста. В апаратному відношенні для них характерно широке використання ІС-технології та швидкодіючих запам'ятовуючих пристроїв. Найбільш відомою серією ЕОМ четвертого покоління можна вважати IBM/370, яка на відміну від не менш відомої серії IBM/360 третього покоління, має в своєму розпорядженні більш розвиненою системою команд і більш широким використанням мікропрограмування. У старших моделях 370-ої серії був реалізований апарат віртуальної пам'яті, що дозволяє створювати для користувача видимість необмежених ресурсів оперативної пам'яті.
Парк всіх машин четвертого покоління можна умовно розділити на п'ять основних класів:
мікро-ЕОМ,
персональні комп'ютери (ПК),
міні-ЕОМ, спеціальні ЕОМ,
ЕОМ загального призначення,
супер-ЕОМ.
На відміну від обчислювальної техніки перших трьох поколінь ЕОМ четвертого покоління правильніше було б характеризувати трьома основними показниками:
елементною базою (НВІС),
персональним характером використання (ПК),
нетрадиційною архітектурою (супер-ЕОМ).
Елементна база на основі НВІС дозволила досягти великих успіхів у справі мініатюризації, підвищення надійності і продуктивності, дозволивши створювати мікро-і міні-ЕОМ, що перевершують за можливостями середні і великі ЕОМ попереднього покоління при значно меншій вартості. Істотні зміни зазнала і архітектура обчислювальної техніки, зростання складності якої вдалося добитися також завдяки елементної бази. Технологія виробництва процесорів на базі ВІС і НВІС дозволила позбутися від контролю виробництва засобів ОТ з боку держави та великих фірм-розробників, давши можливість будь-кому, володіє певними знаннями і навичками, людині досить легко створювати в домашніх умовах, що істотно наблизило її до масового користувачеві і прискорило темпи комп'ютерної революції та масової інформатизації суспільства.
Феномен персонального комп'ютера (ПК) сходить до створення в 1965 р. першої міні-ЕОМ PDP-8, яка з'явилася в результаті універсалізації спеціалізованого мікропроцесора для управління ядерним реактором. Машина швидко завоювала популярність і стала першим масовим комп'ютером цього класу, на початку 70-х років число машин перевищила 100 тис. шт. Подальшим важливим кроком був перехід від міні-до мікро-ЕОМ; цей новий структурний рівень обчислювальної техніки почав формуватися на межі 70-х років, коли поява БІС дало можливість створити універсальний процесор на одному кристалі. Перший мікропроцесор Intel-4004 був створений в 1971 р. і містив 2250 елементів, а перший універсальний мікропроцесор Intel-8080, що з'явився стандартом мікрокомп'ютерної технології і створений в 1974 р., містив вже 4500 елементів і послужив основою для створення перших ПК. У 1979 р. випускається один з найпотужніших і універсальних 16-бітний мікропроцесор Motorolla-68000 c 70.000 елементами, а в 1981 р. - перший 32-бітний мікропроцесор Hewlett Packard з 450 тис. елементами. Випускалися і інші мікропроцесори, але зазначені були лідерами свого часу, на сьогодні ВТ своєму розпорядженні великий набір чудових універсальних мікропроцесорів.
Першим ПК можна вважати Altair-8800, створений на базі мікропроцесора Intel-8080 в 1974 р. Е. Робертсом. Комп'ютер розсилався поштою, коштував всього 397 $ і мав можливості для розширення периферійними пристроями. Для Altair-8800 П. Аллен і У. Гейтс створили транслятор з популярної мови Basic, істотно збільшивши інтелектуальність першого ПК (згодом вони заснували тепер знамениту компанію MicroSoft Inc). Доопрацювання ПК кольоровим монітором призвела до створення конкуруючої моделі ПК Z-2. Через рік після появи першого Altair-8800 у виробництво ПК включилося більше 20 різних компаній і фірм. Почала формуватися ПК-індустрія (власне виробництво ПК, їх збут, періодичні та неперіодичні видання, виставки, конференції і т.д.). А вже в 1977 р. були запущені в серійне виробництво три моделі ПК Apple-2 (фірма Apple Computers), TRS-80 (фірма Tandy Radio Shark) і PET (фірма Commodore), з яких в конкурентній боротьбі спочатку відстала фірма Apple стає незабаром лідером виробництва ПК (її модель Apple-2 мала величезний успіх). До 1980 р. корпорація Apple виходить на Уолл-стріт з найбільшим акціонерним капіталом і річним доходом в 117 млн. $. Такий успіх дозволив сформуватися думку, що саме модель Apple-2 є першим ПК.
Але вже в 1981 р. фірма IBM, щоб уникнути втрати масового ринку, починає випуск своїх нині широко відомих серій ПК IBM PC / XT / AT і PS / 2, які відкрили нову епоху персональної Вт Вихід на арену ПК-індустрії гіганта IBM ставить виробництво ПК на промислову основу, що дозволяє вирішити цілий ряд важливих для користувача питань (стандартизація, уніфікація, розвинене програмне забезпечення та ін), яким фірма приділяла велику увагу вже в рамках виробництва серій IBM/360 і IBM/370.
Супер-ЕОМ характеризуються як високою продуктивністю (2х107 оп / с.), Так і нетрадиційної архітектурою. Розвиток супер-ЕОМ обумовлено необхідністю вирішення складних завдань, що вимагають великого часу і не піддаються обробці обчислювальними засобами інших класів. До таких задач відносяться багато завдань математичної фізики, космології та астрономії, моделювання складних систем і ін Поряд з цим цілком природним бажанням є отримати ЕОМ з максимальною швидкодією - саме прискорення рахунку лежало в основі створення обчислювальної техніки взагалі.
Висновок
Проробивши своє дослідження на основі отриманих з інтернету статей про історію розвитку ЕОМ, я можу зробити висновок, що ЕОМ розвивалося досить швидко. Мета, яку я ставив перед собою на початку мого дослідження (проаналізувати всі основні етапи розвитку ЕОМ) вважаю досягнутою.
На початковому етапі поява ЄС ЕОМ призвело до уніфікації комп'ютерних систем, дозволило встановити початкові стандарти програмування і організовувати широкомасштабні проекти, пов'язані з впровадженням програм. До цього програми, як правило, експлуатувалися виключно організацією-розробником, а впровадження було складним через різнорідності комп'ютерної техніки по країні. Без подібного роду уніфікації постановка глобальних завдань типу АСУ була б просто неможлива.
У цілому, впровадження ЄС ЕОМ дозволило скоротити відставання вітчизняної комп'ютерної галузі від США по ряду позицій (проектування архітектури апаратно-програмних комплексів, розробка програмного забезпечення, системотехніка, застосування ЕОМ для управління даними), а за окремими напрямками навіть вийти на лідируючі позиції (розробка матричних процесорів, розробка ефективних методів інтеграції декількох ОС на одній ЕОМ).
Ціною цього було повсюдне згортання власних оригінальних розробок і потрапляння в залежність від ідей і концепцій фірми IBM.
У 1980-і роки повсюдне впровадження ЄС ЕОМ перетворилося на серйозне гальмо для розвитку галузі. Після дорогих і заздалегідь спланованих закупівель керівники підприємств були змушені експлуатувати морально застарілі комп'ютерні системи. Паралельно розвивалися системи на малих машинах і на персональних комп'ютерах, які ставали все більш і більш популярні. У той час мало хто мав виважену оцінку достоїнств і недоліків різних архітектур, і точки зору, як правило, зводилися до двох полярних думок: "персоналки - це несерйозно, солідні завдання треба вирішувати на солідних машинах" і "великі ЕОМ - це кам'яний вік, ми зараз швиденько все перепишемо на персональному комп'ютері ". На жаль, у частини фахівців така однобокість у поглядах не подолано й досі.
На пізнішому етапі, в 1990-і роки, настав переломний момент. Вітчизняна промисловість, що вступила в глибоку економічну і структурну кризу, не змогла створити ні аналогів, ні замінників ЄС ЕОМ на новій елементній базі. У результаті стався повний перехід на імпортні комп'ютери і остаточне згортання програми по розробці вітчизняних комп'ютерів, виникли проблеми перенесення технологій на сучасні комп'ютери, модернізації технологій, працевлаштування та перекваліфікації сотень тисяч фахівців.
За досить короткий проміжок часу Електронно-обчислювальна техніка зробила великий стрибок вперед. Я вже не застав (так само як і все моє покоління) тих величезних комп'ютерів, які займали цілі зали і аудиторії, а іноді навіть поверхи. Ті комп'ютери працювали повільно і створювалися виключно в наукових цілях. Вони спрощували підрахунки людини і брали частину його функцій (на момент появи першої ЕФМ лише малу частину) на себе. Комп'ютери спочатку розроблялися як помічники людини. Сьогодні я можу з упевненістю переробити відому фразу "Собака - друг людини" в "Комп'ютер - друг людини". Якщо зовсім недавно техніка була підлеглим людини і виступала з позиції селянина поруч зі своїм поміщиком, то тепер цей "селянин" став випрямлятися і не далекий той день, коли "кріпосне право" буде скасовано. За ті 50 років, які ЕОТ розвивалася, комп'ютери стали незамінним підмогою в житті людини: ракети запускаються в космос за показаннями комп'ютерів, погода на завтра визначається найпотужнішим комп'ютером, швидкість обробки даних якого вкрай висока навіть для розуміння просунутого користувача, фабрики, заводи, навіть лікарні - скрізь важливий процес автоматизації. Сьогодні багато операцій проводяться спеціально створеними машинними роботами, які з'явилися на світ завдяки останнім розробкам комп'ютерним. Та й неможливо людині сучасному уявити своє життя без ПК. Людство не стоїть на місці, і прогрес невблаганно біжить вперед. За останні сто років ми так далеко пішли вперед, що важко навіть усвідомити, що на це потрібно було всього лише 100 років.