Введение
Человеческое общество по мере своего развития овладевало не только веществом и энергией, но и информацией. С появлением и массовым распространение компьютеров человек получил мощное средство для эффективного использования информационных ресурсов, для усиления своей интеллектуальной деятельности. С этого момента (середина XX века) начался переход от индустриального общества к обществу информационному, в котором главным ресурсом становится информация.
Возможность использования членами общества полной, своевременной и достоверной информации в значительной мере зависит от степени развития и освоения новых информационных технологий, основой которых являются компьютеры. Рассмотрим основные вехи в истории их развития.
Начало эпохи ЭВМ
Первая ЭВМ[1] ENIAC была создана в конце 1945 г. в США.
Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были сформулированы в 1946 г. американским математиком Джоном фон Нейманом. Они получили название архитектуры фон Неймана.
В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой фон Неймана – английская машина EDSAC. Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC.
В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ - малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев.
Сергей Алексеевич Лебедев внес колоссальный вклад в становление и развитие вычислительных наук. Им разработаны главные принципы построения и структура универсальных электронных цифровых вычислительных машин. Его называли «отцом вычислительной техники» в СССР. Имя С. А. Лебедева и значимость его научной, организаторской, педагогической и общественной деятельности сопоставима с именами и значимостью деятельности академиков И.В.Курчатова, C.П.Королева, М.В.Келдыша в области атомной энергии и освоения космического пространства.
Серийное производство ЭВМ началось в 50-х годах XX века.
Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения, связанные со сменой элементной базы. Кроме того, машины разных поколений различаются логической архитектурой и программным обеспечением, быстродействием, оперативной памятью, способом ввода и вывода информации и т.д.
Первое поколение ЭВМ
Первое поколение ЭВМ — ламповые машины 50-х годов. Скорость счета самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду. Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты. Поскольку внутренняя память этих машин была невелика (могла вместить в себя несколько тысяч чисел и команд программы), то они, главным образом, использовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. Это были довольно громоздкие сооружения, содержавшие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт. Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд, поэтому программирование в те времена было доступно немногим.
Первое поколение ЭВМ
Второе поколение ЭВМ
В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор. В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Переход на полупроводниковые элементы улучшил качество ЭВМ по всем параметрам: они стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Быстродействие большинства машин достигло десятков и сотен тысяч операций в секунду. Объем внутренней памяти возрос в сотни раз по сравнению с ЭВМ первого поколения. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах. Благодаря этому появилась возможность создавать на ЭВМ информационно-справочные, поисковые системы (это связано с необходимостью длительно хранить на магнитных носителях большие объемы информации). Во времена второго поколения активно стали развиваться языки программирования высокого уровня. Первыми из них были ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Программирование как элемент грамотности стало широко распространяться, главным образом среди людей с высшим образованием.
Второе поколение ЭВМ
Третье поколение ЭВМ
Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе — интегральных схемах: на маленькой пластине из полупроводникового материала, площадью менее 1 см2 монтировались сложные электронные схемы. Их назвали интегральными схемами (ИС). Первые ИС содержали в себе десятки, затем — сотни элементов (транзисторов, сопротивлений и др.). Когда степень интеграции (количество элементов) приблизилась к тысяче, их стали называть большими интегральными схемами — БИС; затем появились сверхбольшие интегральные схемы — СБИС. ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ). Переход к третьему поколению связан с существенными изменениями архитектуры ЭВМ. Появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств — магнитные диски. Широко используются новые типы устройств ввода-вывода: дисплеи, графопостроители. В этот период существенно расширились области применения ЭВМ. Стали создаваться базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления (АСУ). В 70-е годы получила мощное развитие линия малых (мини) ЭВМ.
Четвёртое поколение ЭВМ
Очередное революционное событие в электронике произошло в 1971 году, когда американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Микропроцессор — это сверхбольшая интегральная схема, способная выполнять функции основного блока компьютера — процессора. Первоначально микропроцессоры стали встраивать в различные технические устройства: станки, автомобили, самолеты. Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера: микроЭВМ. МикроЭВМ относятся к машинам четвертого поколения. Существенным отличием микроЭВМ от своих предшественников являются их малые габариты (размеры бытового телевизора) и сравнительная дешевизна. Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.
Самой популярной разновидностью ЭВМ сегодня являются персональные компьютеры (ПК). Первый ПК появился на свет в 1976 году в США.
С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. До 80-х годов производители вычислительной техники не ориентировались на массового потребителя. Первоначально IBM очень активно работала по крупным заказам. Поэтому весь научно-технический потенциал компании был сосредоточен на создании мэйнфреймов — дорогостоящих больших универсальных серверов, которые поставлялись, как правило, образовательным и научным заведениям, а также большим корпорациям. И 12 августа 1981 года в подразделении компании IBM в Бока-Ратон (штат Флорида, США) была закончена разработка модели IBM 5150 — первого в истории персонального компьютера. Ее конструкторам удалось создать такую архитектуру, которая стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (PersonalComputer).
Модель IBM 5150
Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания. Именно ПК сделали компьютерную грамотность массовым явлением. С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых уже становится невозможным обойтись в большинстве областей человеческой деятельности.
Другая линия в развитии ЭВМ четвертого поколения, это — суперкомпьютер. Машины этого класса имеют быстродействие сотни миллионов и миллиарды операций в секунду. Суперкомпьютер – это многопроцессорный вычислительный комплекс.
Сравнительные характеристики поколений ЭВМ
| Характеристики | Поколение ЭВМ | ||||
| I | II | III | IV | ||
| Годы применения | 1948 - 1958 гг. | 1959 - 1967 гг. | 1968 - 1973 гг. | 1974 - наст.время. | |
| Элементная база | Электронные лампы. | Полупроводниковые приборы. | Малые интегральные схемы (МИС), содержавшие на одной пластинке сотни или тысячи транзисторов. | Большие интегральные схемы (БИС). | |
| Размеры | ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы. | ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек. Также ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, но во II поколении уменьшились размеры и масса. | ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек. | ысокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Компактные ЭВМ - персональные компьютеры. | |
| Количество ЭВМ в мире | Десятки | Тысячи | Десятки тысяч | Миллионы | |
| Быстродействие | 10-20 тыс. операций в секунду. | 100-1000 тыс. операций в секунду. | 1-10 млн. операций в секунду. | 10-100 млн. операций в секунду. | |
| Объем оперативной памяти | 1:2 кбайта. | 2-32 кбайта. | 64 кбайта. | 2-5 мбайт. | |
| Типичные модели |
| БЭСМ-6, Минск-2. | IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ. | IBM-PC, Apple. | |
| Носитель информации | Перфокарта, перфолента | Магнитная лента | Диск | Гибкий и лазерный диски |
Заключение
Разработки в области вычислительной техники продолжаются. ЭВМ пятого поколения — это машины недалекого будущего. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание».
Машины пятого поколения — это реализованный искусственный интеллект.
[1]ЭВМ –электронно-вычислительная машина, построенная с использованием в качестве функциональных элементов электронных устройств. Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в русскоязычной научной литературе, являются синонимами. («ЭВМ» как и компьютер - это электронная вычислительная машина).