- Перше покоління комп'ютерів (1938-1960гг)
- Друге покоління комп'ютерів (1960-1970гг)
- Третє покоління комп'ютерів (1970-1980рр)
- Четверте покоління комп'ютерів (1980-1990гг)
- П'яте покоління комп'ютерів (1990- ...)
- Перспективи розвитку обчислювальної техніки
Перше покоління комп'ютерів (1938-1960гг)
Початок другої світової війни послужило поштовхом до розуміння стратегічної ролі обчислювальних машин. Уряди різних країн ініціювали проекти, спрямовані на розвиток обчислювальної техніки. У 1938 році в Німеччині під керівництвом інженера Конрада Цузе була створена перша в світі обчислювальна машина $ Z1 $. Вона була розроблена на основі механічних арифмометрів. Трохи пізніше одна за одною з'явилися її вдосконалені моделі $ Z2 $, $ Z3 $ і $ Z4 $. Всі вони використовувалася для виконання розрахунків при проектуванні уранового атомного реактора, балістичних ракет і літаків. Практично одночасно в Великобританії завершується створення обчислювальної машини «Colossus», яка була призначена для розшифровки повідомлень Вермахту. І німецькі моделі і англійська модель були розроблені виключно для вирішення вузьких завдань і не могли застосовуватися широко.
В $ тисячу дев'ятсот сорок чотири $ році американець Говард Ейкен удосконалив німецькі винаходи за допомогою електромеханічного реле. Тепер механічні деталі переміщалися електромагнітним сигналом. Комп'ютер був названий «Mark I» і використовувався, як і німецький попередник, для балістичних розрахунків. Одне обчислення на Mark I вимагало по ряд ка $ 5 $ секунд.
Нічого не зрозуміло?
Спробуй звернутися за допомогою до викладачів
В $ тисяча дев'ятсот сорок шість $ році американські вчені Джон мокли і Джон Еккерт здогадалися замінити електромеханічні реле на електронні вакуумні лампи. Так з'явився електронний обчислювальний інтегратор і калькулятор ЕНІАК. Лампи дозволили збільшити його швидкість роботи в $ 1000 $ раз в порівнянні з Mark I. ЕНІАК допомагав вирішувати всі ті ж балістичні та аеродинамічні завдання. Довжина ЕНІАК становила $ 30 $ м., Обсяг - $ 85м ^ 3 $, вага-$ 30 $ тонн.
Малюнок 1.
визначення 1
Перший комп'ютер, призначений для комерційного використання, з'явився в $ +1951 $ році в США. Назвали його УНІАК - універсальний автоматичний комп'ютер.
Паралельно в СРСР також велися незалежні роботи зі створення комп'ютерів. На початку $ 50 $ х під керівництвом академіка С. А. Лебедєва були створені МЕСМ (мала електронна рахункова машина) і БЕСМ (велика електронна лічильна машина).
Всі ці обчислювальні машини відносяться до першого покоління. Вони працювали на радіодеталях і вакуумних лампах, як запам'ятовуючих пристроїв використовували магнітні стрічки і перфокарти. У кожній був свій власний спосіб запису програм - машинний мову, який міг використовуватися тільки для цієї моделі комп'ютера. Отже, програми написані для одного комп'ютера, не могли повторно використовуватися на іншому.
Друге покоління комп'ютерів (1960-1970гг)
Базовим елементом цього покоління стали напівпровідникові прилади - діоди, біполярні транзистори, тороїдальні ферритові мікротрансформатори.
Один транзистор замінював $ 40 $ ламп, працював зі швидкістю в кілька десятків тисяч операцій в секунду і споживав мало електроенергії. Застосування транзисторів різко скоротило габарити комп'ютерів і зробило їх більш дешевими.
Малюнок 2.
Більш низька вартість розширила коло користувачів, тому саме в цей час розробники комп'ютерів заговорили про необхідність програмної сумісності. Незабаром з'явилися перші універсальні мови програмування - Фортран, Алгол, Кобол. Тепер уже комп'ютери могли широко використовуватися в промисловості і банківській справі для виконання рутинних операцій. У 1964 році з'явився перший монітор.
Третє покоління комп'ютерів (1970-1980рр)
В $ 1 959 $ році Джек Кілбі запропонував технологію виготовлення гібридних інтегральних схем. Трохи пізніше Робертом Нойсом була запатентована технологія виготовлення монолітних інтегральної схеми, яка дозволяла розмістити на площі $ 10 \ мм ^ 2 $ десятки тисяч транзисторів. Тепер один кристал міг виконувати таку ж роботу, як і тридцятитонний ЕНІАК. З кінця $ 60 $ х ці технології стали застосовуватися при виробництві комп'ютерів.
Малюнок 3.
Моделі «IBM 360» компанії IBM стали першими комп'ютерами цього покоління. В СРСР приблизно в цей же час почався серійний випуск комп'ютерів моделі ЄС (єдиної системи). Нове покоління комп'ютерів добре зарекомендувало себе для вирішення проектних завдань.
Четверте покоління комп'ютерів (1980-1990гг)
зауваження 1
В $ 1969 $ році відбулося революційна подія - створення великої, надвеликої інтегральної схеми і мікропроцесора. Тепер центральний процесор невеликої ЕОМ стало можливо розмістити на площі $ 0,635 \ см ^ 2 $. Саме в цей час - в $ 1976 $ році- з'являється перший персональний комп'ютер, тобто комп'ютер призначений для роботи в режимі одного. Його створили співробітники фірми Hewlett-Packard Стів Джобс і Стефан Возняк. Винахід отримав назву «Apple» і було призначене для ігор. В $ 1977 $ році була зареєстрована компанія «Apple» і почався серійний випуск персональних комп'ютерів.
Малюнок 4.
Сплеск популярності персональних комп'ютерів суттєво знизив попит на великі ЕОМ. Це відбивалося на прибутках головного виробника великих ЕОМ - компанії IBM. І з $ +1979 $ року IBM також переходить до виробництва персональних комп'ютерів - «IBM PC».
П'яте покоління комп'ютерів (1990- ...)
Термін «п'яте покоління комп'ютерів» точаться суперечки. Історія попередніх чотирьох поколінь показує, що вдосконалення відбувалися за рахунок збільшення кількості елементів на одиницю площі. За цією логікою від комп'ютерів п'ятого покоління очікувалися паралельні обчислення - взаємодія величезної кількості процесорів.
На початку $ 80 $ х Японія оголосила урядову програму з розробки комп'ютерів нового типу. Розробники робили ставку на паралельні обчислення, многопроцессорность і перехід від процедурних мов програмування до мов, заснованим на логіці. На думку фахівців використання таких мов мало б зробити програми самонавчального і тим самим наблизити людство на крок до реалізації штучного інтелекту.
Одночасно в СРСР була зроблена спроба створення многопроцессорного комп'ютера «Марс».
зауваження 2
Однак, виявилося, що паралельна робота декількох процесорів не дає тієї високої продуктивності, яка очікувалася. Розроблені зразки швидко старіли. Що ж стосується мов, заснованих на логіці, з'ясувалося, що вони не дозволяють створювати програми необхідного рівня складності без використання звичайних процедурних підходів.
Тому багато фахівців вважають, що п'яте покоління комп'ютерів не відбулося як таке, а для подальшого вдосконалення потрібні принципово нові технології. Інші стверджують, що все-таки можна називати п'ятим поколінням реалізацію паралельних обчислень і хмарних технологій.
Перспективи розвитку обчислювальної техніки
На сьогоднішній день є кілька перспективних напрямків, в яких очікується розвиток обчислювальної техніки:
- оптичний комп'ютер;
- квантовий комп'ютер;
- нейрокомп'ютер;
Оптичний комп'ютер, або фотонний комп'ютер, є на сьогоднішній день гіпотетичним обчислювальним пристроєм, де обчислення проводяться за допомогою фотонів. Для реалізації цієї технології має бути розроблений «оптичний транзистор». Швидкість фотона приблизно в $ 10 $ разів вище за швидкість електричного сигналу, тому оптичний транзистор повинен бути в 1000 разів швидше комп'ютерів нинішнього покоління. На сьогоднішній день ще тільки йде пошук матеріалів з ефектами нелінійної оптики, які можна було б використовувати для виготовлення таких транзисторів.
Квантовий комп'ютер. Вперше ідею квантових обчислень теоретично описав в $ тисячі дев'ятсот вісімдесят один $ році Пол Бениофф. Суть цієї ідеї полягає в наступному. Сучасні комп'ютери реалізують теоретичні принципи, при яких кожен біт пам'яті може дорівнювати або нулю, або одиниці. Якщо ж розглядати квантовий стан, то кожен біт може бути і нулем і одиницею одночасно. А це дозволить вести кілька обчислень паралельно.
зауваження 3
В $ Рік: 2007 $ році канадська компанія D-Wave System оголосила про створення квантового комп'ютера. Комп'ютери D-Wave рекламуються як квантові комп'ютери доступні для комерційного використання. Однак, ряд вчених стверджують, що швидкість обчислень D-Wave не відрізняється принципово від швидкості обчислень звичайних комп'ютерів. Тому на сьогоднішній день важко впевнено стверджувати, що ідея квантового комп'ютера дійсно реалізована.
Нейрокомп'ютери. Пусковим механізмом до розвитку ідеї нейрокомп'ютера стали біологічні дослідження нервової системи людини. Нервова система людини складається з окремих клітин - нейронів. Кожен нейрон має до $ 10000 $ зв'язків з іншими нейронами і вміє виконувати деякі елементарні дії. Злагоджена робота всіх нейронів з урахуванням їх зв'язків забезпечує роботу мозку, який вміє вирішувати досить складні завдання.
За аналогією з людським мозком величезна кількість спеціальних обчислювальних елементів - штучних нейронів, пов'язаних між собою, має забезпечувати високу швидкість обчислень і самонавчання всієї системи.
зауваження 4
Роботи і дослідження по всім перспективних напрямків обчислювальної техніки в даний час активно ведуться розвиненими країнами світу.
Нічого не зрозуміло?
