История развития вычислительной техники. 14

Введение 
 

      Слово  «компьютер»  означает  «вычислитель»,   т.е.   устройство   для

вычислений. Потребность  в  автоматизации  обработки  данных,  в  том  числе

вычислений, возникла очень давно.  Более  1500  лет  тому  назад  для  счета

использовались счетные палочки, камешки и т.д.

      В наше время  трудно  представить  себе,  что  без  компьютеров  можно

обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х  годов  вычислительные  машины

были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение,  как

правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало  известным  широкой

публике. Однако в 1971 году произошло  событие,  которое  в  корне  изменило

ситуацию и с фантастической скоростью превратило  компьютер  в  повседневный

рабочий инструмент десятков миллионов людей. В  том,  вне  всякого  сомнения

знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из  небольшого

американского городка с красивым  названием  Санта-Клара  (шт.  Калифорния),

выпустила первый микропроцессор. Именно ему  мы  обязаны  появлением  нового

класса вычислительных систем -  персональных  компьютеров,  которыми  теперь

пользуются, по существу, все, от учащихся начальных  классов  и  бухгалтеров

до ученых и инженеров.

      В конце XX века невозможно представить себе  жизнь  без  персонального

компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу  жизнь,  став  главным  помощником

человека. На  сегодняшний  день  в  мире  существует  множество  компьютеров

различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.

     

 

История технологий и поколений ЭВМ 

      Начало развития технологий принято считать с Блеза Паскаля, который  в

1642г. изобрел  устройство,  механически  выполняющее  сложение  чисел.  Его

машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами  и  могла  только

складывать и вычитать.

      Следующего этапного результата добился выдающийся немецкий математик и

философ  Готфрид  Вильгельм  Лейбниц,   высказавший   в   1672   году   идею

механического умножения без последовательного сложения.  Уже  через  год  он

представил  машину,   которая   позволяла   механически   выполнять   четыре

арифметических действия, в Парижскую  академию. 

      Уроженец Англии Карл Томас,  основатель  и  директор  двух  парижских

страховых  обществ  в  1818  году  сконструировал  счетную  машину,   уделив

основное внимание технологичности механизма, и назвал ее  арифмометром.  Уже

через три года в мастерских  Томаса  было  изготовлено  16  арифмометров,  а

затем  и  еще  больше.  Таким  образом,  Томас   положил   начало   счетному

машиностроению. Его арифмометры  выпускали  в  течение  ста  лет,  постоянно

совершенствуя и меняя время от времени названия.

      Начиная с XIX века, арифмометры получили очень широкое применение.  На

них   выполнялись   даже   очень   сложные   расчеты,   например,    расчеты

баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Существовала  даже  особая

профессия - счетчик - человек, работающий с  арифмометром,  быстро  и  точно

соблюдающий    определенную     последовательность     инструкций     (такую

последовательность действий  впоследствии  стали  называть  программой).  Но

многие расчеты производились очень медленно, т.к. при таких  расчетах  выбор

выполняемых  действий  и  запись  результатов  производились  человеком,   а

скорость его работы  весьма  ограничена. 

     

Электромеханические вычислительные машины 

      В  первые  десятилетия  XX  века  конструкторы  обратили  внимание  на

возможность   применения   в   счетных   устройствах   новых   элементов   -

электромагнитных реле. В 1941 году немецкий инженер  Конрад  Цузе,  построил

вычислительное устройство, работающее на таких реле.

      Почти одновременно, в 1943 году, американец  Говард  Эйкен  с  помощью

работ Бэббиджа на основе техники XX века - электромеханических  реле -  смог

построить на одном из предприятий фирмы IBM легендарный  гарвардский  «Марк-

1» (а позднее еще и «Марк-2»).

      Работа  по  созданию  первой  электронно-вычислительной  машины   была

начата, по-видимому, в  1937  году  в  США  профессором  Джоном  Атанасовым,

болгарином  по  происхождению.  Эта   машина   была   специализированной   и

предназначалась для решения задач математической физики. В  ходе  разработок

Атанасов  создал  и  запатентовал  первые  электронные  устройства,  которые

впоследствии применялись довольно широко  в  первых  компьютерах.  Полностью

проект Атанасова не был завершен, однако через три десятка лет в  результате

судебного разбирательства профессора  признали  родоначальником  электронной

вычислительной техники. 

ЭВМ 1-ого поколения. Эниак (ENIAC) 

      Начиная с 1943  года  группа  специалистов  под  руководством  Говарда

Эйкена, Дж. Моучли и П. Эккерта в США начала  конструировать  вычислительную

машину на основе электронных  ламп,  а  не  на  электромагнитных  реле.  Эта

машина была названа ENIAC (Electronic Numeral  Integrator  And  Computer)  и

работала она в тысячу раз быстрее, чем «Марк-1».  ENIAC  содержал  18  тысяч

вакуумных ламп, занимал площадь 9(15  метров,  весил  30  тонн  и  потреблял

мощность 150 киловатт. ENIAC имел и существенный недостаток - управление  им

осуществлялось  с  помощью  коммутационной  панели,  у  него   отсутствовала

память, и для того чтобы задать программу приходилось в  течение  нескольких

часов или даже дней подсоединять нужным  образом  провода.  Худшим  из  всех

недостатков была ужасающая ненадежность компьютера, так как за  день  работы

успевало выйти из строя около десятка вакуумных ламп.

      Чтобы упростить  процесс  задания  программ,  Моучли  и  Эккерт  стали

конструировать новую машину, которая могла  бы  хранить  программу  в  своей

памяти. В 1945 году к работе был привлечен  знаменитый  математик  Джон  фон

Нейман, который подготовил доклад об этой машине. В этом докладе фон  Нейман

ясно и просто сформулировал общие  принципы  функционирования  универсальных

вычислительных устройств, т.е. компьютеров. Это первая  действующая  машина,

построенная на вакуумных лампах, официально была введена в  эксплуатацию  15

февраля 1946 года.

      ENIAC стал первым представителем  1-го  поколения  компьютеров.  Любая

классификация условна, но большинство специалистов согласилось  с  тем,  что

различать поколения  следует  исходя  из  той  элементной  базы,  на  основе

которой строятся машины.  Таким  образом,  первое  поколение  представляется

ламповыми машинами.

      Новые машины первого поколения сменяли друг друга довольно  быстро.  В

1951 году заработала  первая  советская  электронная  вычислительная  машина

МЭСМ, площадью около  50  квадратных  метров.  МЭСМ  имела  2  вида  памяти:

оперативное запоминающее устройство, в виде 4 панелей высотой в  3  метра  и

шириной 1 метр; и долговременная память в виде магнитного  барабана  объемом

5000 чисел.

     ЭВМ первого поколения, эти  жесткие  и  тихоходные  вычислители,  были

пионерами компьютерной техники. Они довольно быстро сошли со сцены, так  как

не нашли  широкого  коммерческого  применения  из-за  ненадежности,  высокой

стоимости, трудности программирования. 

ЭВМ 2-го поколения. 

      В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные  головки  на

воздушной подушке. Изобретение их  позволило  создать  новый  тип  памяти  -

дисковые запоминающие устройства, значимость  которых  была  в  полной  мере

оценена в последующие десятилетия развития  вычислительной  техники.  Первые

запоминающие устройства на дисках появились в машинах      IBM-305 и  RAMAC.

      Первые серийные универсальные ЭВМ на транзисторах были выпущены в 1958

году одновременно в США, ФРГ и Японии.

      В Советском Союзе  первые  безламповые  машины  «Сетунь»,  «Раздан»  и

«Раздан-2»  были  созданы  в  1959-1961  годах.  В  60-х   годах   советские

конструкторы  разработали  около  30  моделей   транзисторных   компьютеров,

большинство которых стали выпускаться серийно.  Наиболее  мощный  из  них  -

«Минск-32» выполнял 65 тысяч операций в секунду. Появились  целые  семейства

машин: «Урал», «Минск», БЭСМ.

      Рекордсменом  среди  ЭВМ  второго  поколения  стала  БЭСМ-6,   имевшая

быстродействие  около  миллиона  операций  в  секунду

ЭВМ 3-го поколения 

      Первая  массовая  серия  машин   на   интегральных   элементах   стала

выпускаться в 1964 году фирмой IBM. Эта серия, известная под названием  IBM-

360, оказала значительное влияние на развитие вычислительной техники  второй

половины  60-х  годов.  Она  объединила  целое  семейство  ЭВМ   с   широким

диапазоном производительности, причем совместимых друг с  другом.  Последнее

означало, что машины стало возможно  связывать  в  комплексы,  а  также  без

всяких переделок переносить программы, написанные для одной  ЭВМ,  на  любую

другую из этой серии.  Таким  образом,  впервые  было  выявлено  коммерчески

выгодное требование стандартизации аппаратного  и  программного  обеспечения

ЭВМ.

      Именно в  период  развития  третьего  поколения  возникла  чрезвычайно

мощная индустрия вычислительной техники, которая начала выпускать в  больших

количествах ЭВМ для массового коммерческого применения. Компьютеры все  чаще

стали  включаться  в   информационные   системы   или   системы   управления

производствами. Они  выступили  в  качестве  очевидного  рычага  современной

промышленной революции. 

ЭВМ 4-го поколения 

      Начало 70-х годов знаменует переход к компьютерам четвертого поколения

- на сверхбольших интегральных схемах (СБИС). Другим  признаком  ЭВМ  нового

поколения являются резкие изменения в архитектуре.

      К  середине  70-х  годов  положение  на  компьютерном  рынке  резко  и

непредвиденно стало изменяться.  Четко  выделились  две  концепции  развития

ЭВМ.  Воплощением  первой  концепции  стали  суперкомпьютеры,  а  второй   -

персональные ЭВМ.

      Из  больших   компьютеров   четвертого   поколения   на   сверхбольших

интегральных схемах  особенно  выделялись  американские  машины  «Крей-1»  и

«Крей-2», а также советские модели  «Эльбрус-1»  и  «Эльбрус-2».  Первые  их

образцы появились примерно в одно и то же время  -  в  1976  году.  Все  они

относятся к категории суперкомпьютеров, так как имеют  предельно  достижимые

для своего времени характеристики и очень высокую стоимость.

     

История развития персональных ЭВМ (PC - Personal Computer) 

        Хотя и персональные компьютеры относятся к ЭВМ 4-го поколения, все  же

возможность их широкого распространения, несмотря на  достижения  технологии

СБИС, оставалась бы весьма небольшой.

      В 1970 году был сделан важный шаг на пути к персональному компьютеру -

Маршиан Эдвард  Хофф  из  фирмы  Intеl  сконструировал  интегральную  схему,

аналогичную по своим функциям центральному процессору  большого  компьютера.

Так появился  первый  микропроцессор  Intеl  4004,  который  был  выпущен  в

продажу  в  1971  г.  Это   был   настоящий   прорыв,   ибо   микропроцессор

Intеl 4004 размером менее 3 см был производительнее  гигантских  машин  1-го

поколения.  Правда,  возможности  Intе1  4004  были  куда  скромнее,  чем  у

центрального процессора больших  компьютеров  того  времени,  -  он  работал

гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4  бита  информации

(процессоры больших компьютеров обрабатывали 16 или 32  бита  одновременно),

но и стоил он в  десятки  тысяч  раз  дешевле.  Но  рост  производительности

микропроцессоров не заставил себя ждать.

      В 1972 году появился 8-битный микропроцессор Intel  8008.  Размер  его

регистров соответствовал стандартной единице цифровой  информации  -  байту.

Процессор Intel 8008 являлся простым развитием Intel 4004.

      В  1979  году  фирма  Intel  выпустила  новый   микропроцессор   Intel

8086/8088. Тогда же и  появился  первый  сопроцессор  Intel  8087. 

      В  августе  1981  г.  новый  компьютер  под  названием  «IВМ  Personal

Computer» был  официально  представлен  публике  и  вскоре  после  этого  он

приобрел  большую  популярность  у  пользователей.  IBM  PC   имел   64   Кб

оперативной памяти, магнитофон для загрузки/сохранения  программ  и  данных,

дисковод и встроенную версию языка BASIС.

      Через один-два года компьютер IВМ РС занял  ведущее  место  на  рынке,

вытеснив модели 8-битовых компьютеров.

      Если бы IВМ РС был сделан так же, как другие существовавшие  во  время

его появления компьютеры, он бы устарел через два-три года, и  мы  давно  бы

уже о нем забыли.

      Однако с компьютерами IВМ  РС  получилось  по-другому.  Фирма  IВМ  не

сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и  не  стала  защищать

его конструкцию патентами. Наоборот, она  собрала  компьютер  из  независимо

изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей  и  способы

их  соединения  в  секрете.  Напротив,  принципы  конструкции  IВМ  РС  были

доступны  всем  желающим.  Этот  подход,  называемый   «принципом   открытой

архитектуры», обеспечил потрясающий успех компьютеру IВМ РС,  хотя  и  лишил

фирму IВМ возможности единолично пользоваться плодами этого успеха. Причина такой популярности микропроцессора состоит в  том,  что  с  их

появлением отпала необходимость в специальных схемах  обработки  информации,

достаточно запрограммировать её функцию и ввести в  постоянное  запоминающее

устройство (ПЗУ) микропроцессора.

      Через короткий отрезок времени модель IBM PC  была  усовершенствована.

Новая модификация  получила  название  «расширенного»  IВМ  РС/ХТ  (Рersonal

Соmрuter/еХТеnded version). В данной  модификации  производители  отказались

от использовании магнитофона  в  качестве  накопителя  информации,  добавили

второй дисковод гибких дисков, а также  возможность  использования  жесткого

диска емкостью 10-30 МБ. В настоящее время наличие жесткого диска  в  ПК  ХТ

является практически  обязательным.  Модель  базировалась  на  использовании

того же микропроцессора - Intel 8088.

      В 1982 году фирма Intel выпустила новый  микропроцессор  Intel  80286,

который имел 134  тыс.  транзисторов  и  был  разработан  по  1,5  микронной

технологии  (микрон  -  микрометр  или  мкм).  Он  мог  работать  с  16   Мб

оперативной  памяти  на  частотах:  8,  12  и  16  МГц.  Его  принципиальное

новшество - защищенный режим и виртуальная память размером  до  1  Гб  -  не

нашли массового  применения,  процессор  большей  частью  использовался  как

очень быстрый 8088.

      В 1985 году появился Intel 80386SX и Intel 80386DX. Он открыл класс 32-

разрядных  процессоров.   Микропроцессор   Intel   80386   имел   275   тыс.

транзисторов  и   изготавливался   по   технологии   1,5   мкм.   Адресуемое

пространство оперативной памяти увеличилось до 4  Гб  вследствие  увеличения

разрядности процессора с 16 бит до 32 бит. Новый микропроцессор  работал  на

частотах: 16, 20-40 МГц.

      В 1987 г. фирма Microsoft разработала версию 3.3  (3.30)  операционной

системы MS DOS, которая стала  фактическим  стандартом  на  последующие  3-4

года.  Эта  версия  весьма  компактна   и   обладает   достаточным   набором

возможностей, так что на «стандартной IВМ РС АТ» и  теперь  ее  эксплуатация

вполне целесообразна.

      В 1989  году  Intel  выпустила  новый  микропроцессор. 

      В 1992 году появляется процессор Intel 80486DX4, который  работает  на

учетверенной частоте внешней шины, что позволило увеличить тактовую  частоту

процессора до 100 МГц.

      6 апреля 1992 - выход Windows 3.1. В ней исправлено множество  ошибок,

повышена стабильность, добавлены некоторые новые возможности,  в  том  числе

масштабируемые шрифты TrueType. Windows 3.x становится  самой  популярной  в

США (по числу инсталляций) операционной средой для ПК и остается таковой  до

1997г.

      В 1993 году появились первые процессоры Pentium с частотой 60 и 66 МГц

- это были        32-разрядные процессоры с 64-битной шиной данных. 

       Процессоры Pentium с частотой 75, 90 и 100 МГц,  появившиеся   в  1994

году, представили уже второе поколение процессоров Pentium  (семейство  P6).

Pentium  стал рядовым процессором для PC широкого применения.

      24  августа  1995   года   после   многочисленных   задержек   и   без

беспрецедентной  для   программного  продукта  рекламной  шумихи  на   рынке

выходит Windows 95.

       7 июня 1998 компания Intel представила процессор Celeron  с  тактовой

частотой 300 МГц и снизила цену  на  ранее  выпускавшуюся  модель  266  МГц.

Компания, однако, предпочитает не афишировать, что эти частоты -  далеко  не

предел возможностей Celeron, и безо всяких переделок процессор  способен  на

нечто большее.

       25 июля 1998 корпорация Microsoft  выпускает Windows 98  -  последнюю

версию Windows на базе старого ядра,  функционирующего  на  фундаменте  DOS.

       Далее события стали развиваться стремительно: в 1999 году Apple предлагает новую линию настольных компьютеров. В их числе компьютеры iMac.

       В конце 1999 года, компания Apple объявляет о выходе PowerMaz G4- c частотой процессора до500 МГц, эти компьютеры оставляют далеко позади все компьютеры Pentium. Новые компьютеры оборудованы жесткими дисками 20,30 и 40 Гб.

       Летом 2000 года Apple разворачивает выпуск нового класса машин Power Mac G4 Cube.

       Появление в 2000 году Windows Millennium Edition -- это во многом улучшенная версия Windows 98, а не новая операционная система. Внешне Windows Millennium мало отличается от своей предшественницы. Некоторые изменения можно найти в значках на рабочем столе или в панели управления. Многие внешние нововведения заимствованы из Windows 2000.

       Появление на рынке КПК, лидером стала компания Palm, выпуск моделей m515. С ней конкурировала компания Sony c двумя новыми моделями: PEG-T615C (европейский вариант  -- T625C) и PEG-S360, оснащен 16 Мбайт ОЗУ и цветным дисплеем, имеющим разрешение 320×320 пикселов и позволяющим отображать более 65 тыс. оттенков.

       В августе 2001 года Компания Intel представила Itanium -- свой первый процессор для 64-разрядных вычислений.

Осенью 2001 года появление на рынке в России ноутбуков Asus- серия L8400 заслуженно называют самой высокотехнологичной моделью продуктовой линейки компании ASUS. Использование новейших технологий позволило дополнить конфигурацию портативного компьютера 3D-видеоадаптером AGP вместе с 14,1-дюймовым монитором и вместо стандартного CD-ROM установить более современный DVD-ROM.

      Октябрь 2002 года- на сегодняшний день процессор Intel Pentium 4 2,8 ГГц является не только самым скоростным в смысле тактовой частоты, но и самым высокопроизводительным в мире процессором для настольных систем.

      В 2004 году появилась долгожданная новинка - процессор Intel Pentium 4 c тактовой частотой 3,4 ГГц.

       В середине августа 2005 года корпорация Microsoft выпустила версию Windows XP MediaCenter Edition 2005 (MCE). Эта операционная система содержит дополнительные средства работы с мультимедиаданными, значительно упрощающие доступ к ним и управление ими -- как минимум, в сравнении с традиционно используемыми редациями Windows XP Professional и Windows XP Home Edition.

       В ноябре 2006 года выходит Windows Vista.

       В канун новогодних праздников, 21 декабря 2009 года, компания Intel анонсировала платформу Intel Atom следующего поколения, известную под кодовым наименованием Pine Trail. Новая мобильная платформа для нетбуков и неттопов включает новые процессоры Intel Atom.

       Операционная система Windows 7 поступила в продажу 22 октября 2009 года.

       11 марта 2010 года корпорация Intel объявила о выходе нового топового шестиядерного процессора Intel Core i7-980Х Extreme Edition.