Когда и почему произошло разделение компьютеров на классы
Историю развития современных ЭВМ разделяют на 4 поколения. Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная, нестрогая классификация по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером.
Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию, как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования. Этот прогресс показан в данной таблице:
П О К О Л Е Н И Я Э В М
1972 - настоящее время
Количество ЭВМ в мире (шт.)
Быстродействие (операций в сек.)
Гибкий и лазерный диск
Все ЭВМ I-го поколения были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными - лампы приходилось часто менять. Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации и правительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергии и выделяли много тепла.
Притом для каждой машины использовался свой язык программирования. Набор команд был небольшой, схема арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно проста, программное обеспечение практически отсутствовало. Показатели объема оперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты и печатающие устройства, оперативные запоминающие устройства были реализованы на основе ртутных линий задержки электроннолучевых трубок.
Эти неудобства начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность её использования. Это, в свою очередь, потребовало значительных изменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим из опыта эксплуатации компьютеров.
· 1946г. ЭНИАК
В 1946 г. американские инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж. У. Моучли в Пенсильванском университете сконструировали, по заказу военного ведомства США, первую электронно-вычислительную машину - “Эниак” (Electronic Numerical Integrator and Computer), которая предназначалась для решения задач баллистики. Она работала в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1", выполняя за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м. в длину, объём - 85 м 3 ., вес - 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и 1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.
· 1949г. ЭДСАК
Первая машина с хранимой программой - ”Эдсак” - была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г. Она имела запоминающее устройство на 512 ртутных линиях задержки. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения - 8,5 мс.
· 1951г. МЭСМ
В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ – Малой электронной счетно-решающей машины (МЭМС). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.
· 1951г. UNIVAC-1. (Англия)
В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) - первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.
· 1952-1953г. БЭСМ-2
Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина) с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду над 39-разрядными двоичными числами. Оперативная память на электронно-акустических линиях задержки - 1024 слова, затем на электронно-лучевых трубках и позже на ферритовых сердечниках. ВЗУ состояло из двух магнитных барабанов и магнитной ленты емкостью свыше 100 тыс. слов.
В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работал с большей скоростью.
Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты ("БЭСМ-6", "Минск-2","Урал-14") и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.
В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.
Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.
Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.
В 1960 г. появились первые интегральные системы (ИС), которые получили широкое распространение в связи с малыми размерами, но громадными возможностями. ИС - это кремниевый кристалл, площадь которого примерно 10 мм 2 . 1 ИС способна заменить десятки тысяч транзисторов. 1 кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 млн. операций в секунду.
В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.
Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.
Примеры машин третьего поколения — семейства IBM -360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.
(с 1972 г. по настоящее время)
Четвёртое поколение — это теперешнее поколение компьютерной техники, разработанное после 1970 года.
Впервые стали применяться большие интегральные схемы (БИС), которые по мощности примерно соответствовали 1000 ИС. Это привело к снижению стоимости производства компьютеров.
В 1980 г. центральный процессор небольшой ЭВМ оказалось возможным разместить на кристалле площадью 1/4 дюйма (0,635 см 2 .). БИСы применялись уже в таких компьютерах, как “Иллиак”, ”Эльбрус”, ”Макинтош ”. Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Емкость ОЗУ возросла до 500 млн. двоичных разрядов. В таких машинах одновременно выполняются несколько команд над несколькими наборами операндов.
C точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Ёмкость оперативной памяти порядка 1 - 64 Мбайт.
Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) — ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров, создав первые персональные компьютеры- IBM PC .
Сейчас ведутся интенсивные разработки ЭВМ V поколения. Разработка последующих поколений компьютеров производится на основе больших интегральных схем повышенной степени интеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).
Ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях.
В жизни каждого ребенка когда-нибудь обязательно наступает первое сентября – дата, отделяющая вольницу различной степени беззаботности от ученических будней. В школе ребенку предстоит изучать множество предметов, но в этом блоге, что логично, нам более всего интересна информатика. Давайте по случаю дня знаний, хоть и с небольшим опозданием, вспомним учебные компьютеры нашего школьного детства, а после, в следующем посте, поговорим о дне сегодняшнем – какие устройства можно увидеть в классе сейчас и о чем там рассказывают.
1. Позднесоветская эра (1985-1991)
Программа по реформированию советского образования 1984 года предусматривала, помимо прочего, введение в школах нового предмета – «Основы информатики и вычислительной техники» (ОИВТ). Внедрение программы в жизнь началось в 1985-м, тогда же десятки научно-исследовательских учреждений, включая биологические и химические, принялись конструировать персональные компьютеры (хотя такого сочетания слов еще не знали) для нужд образования. В результате за несколько лет было создано множество моделей ПК; некоторое подмножество их удалось запустить в массовое производство.
Персональный компьютер БК-0010
Технологический разрыв в области кибернетики между двумя сторонами «железного занавеса» в то время достигал уже значительной величины, поэтому все модели «социалистических ПК» были в той или иной (обычно значительной) мере копиями зарубежных. В табличке ниже я попытался нарисовать общую картину советского компьютеростроения на примере самых известных его представителей (сюда же добавлены ПК производства соц. стран, которые поставлялись в СССР). Если вы заметили в ней неточности, просьба написать в комментарии или ЛС.
Стандарт/оригинал | Процессор | Модели |
---|---|---|
DEC PDP-11 | КМ1801ВМ1/2 | ДВК-1 |
ДВК-2 | ||
БК-0010 | ||
Электроника МС 0511 | ||
Intel i8080 | КР580ВМ80А | Корвет ПК8010/ПК8020 |
Микроша | ||
Ириша | ||
Zilog Z80 | Т34ВМ1 | Компаньон |
Квант БК МС0530 | ||
U880 | Robotron KC 85/KC 87 (ГДР) | |
Intel i8086/8088 | КМ1810ВМ86 | Ассистент-128 |
ЕС-1840, ЕС-1841 | ||
КМ1810ВМ88 | Поиск | |
Электроника МС 1502 | ||
6502 | MOS Technology 6502 | Агат |
CM630 | Правец 8 (Болгария) |
Рабочее место учителя КУВТ «УК-НЦ»
Помимо отечественной продукции, в классах наиболее продвинутых школ можно было встретить и непосредственно их зарубежные оригиналы. В первую очередь это КУВТ «Ямаха» на базе японских компьютеров стандарта MSX Yamaha YIS-503/805. Встречались также корейские MSX Daewoo, отличавшиеся отсутствием русских букв на клавиатуре и повсеместной иероглифизацией. Здесь же невозможно не вспомнить о легендарном Sinclair ZX Spectrum – для многих именно он или его клоны стали не только первым учебным, но и первым домашним компьютером. Ну и, кроме того, существовало некоторое количество импортных ПК на платформе Intel (например, IBM PC/XT) – правда, тогда в общей массе их было относительно немного.
КУВТ «Ямаха», ученический ПК
Что представляли из себя ПК первого (для СССР) поколения? Процессор от 1 до 10 МГц, стандартный объем ОЗУ – от 32 до 128 Кб. В качестве носителя информации – магнитофонная кассета или дискета 5 (8) дюймов. Монохромный черно-белый или черно-зеленый монитор. Если повезет – матричный принтер на месте учителя. С позиций нынешних гигагерцев такие характеристики усваиваются плохо, но это определенно лучше, чем листочек бумаги или программируемый калькулятор, а ведь именно с них начиналась информатика во многих школах. К слову сказать до нашей школы в Нижнем Новгороде КУВТ «УК-НЦ» добрался лишь в 1993 году, а ОИВТ сама по себе – годом раньше.
Несмотря на примитивную даже для того времени элементную базу советские ПК часто ломались, а система гарантийного ремонта была нетороплива, говорили – не хватает запчастей. Помнится, из 13 ученических рабочих мест у нас работало обычно 10-11. Тем не менее это было откровение, определившее для многих из нас, хабраюзеров, направление движения по жизни. Первые программы по информатике были довольно отвлеченными: изучались теоретические вопросы (системы счисления, дискретная математика), построение алгоритмов и блок-схем, абстрактные системы команд и т.д. Вот, например, скан из сурового советского учебника 1990 года — все серьезно, никаких «нажмите правой кнопкой мыши»:
До языков программирования добирались не сразу, обычно дело ограничивалось Бейсиком, в школах с углубленным изучением давался еще и Паскаль.
2. Раннероссийская эра (1991-2000)
К моменту разрушения Союза ССР компьютерный класс имелся почти в каждой школе крупных городов; неохваченные ученики проходили компьютерную практику в учебно-производственных комбинатах (УПК). Так, по крайней мере, было у нас в регионе. А как было у вас? Расскажите!
Время на уроке информатики пролетало незаметно. Игра Laser Squad на ПК ZX Spectrum
Зоопарк несовместимых платформ компьютерных классов затруднял обмен опытом и программным обеспечением между школами, и тем не менее он имел место в полный рост. Больше всего ценились, конечно, игрушки – они существовали для любых, даже самых примитивных ПК. За хорошей игрой не грех было сбегать в школу другого района города, ее записывали сразу на несколько дискет, поскольку те частенько выходили из строя. В цене были также программы автоматического тестирования знаний учащихся, часто самописные, и софт для обучения другим предметам школьной программы (для демонстрации восхищенным коллегам). Тот же период стал временем расцвета литературы по информатике: выходило с десяток различных журналов, как общих, типа «Информатика и образование», так и посвященных конкретным платформам. Примерно столько же было учебников по информатике, что создавало определенный хаос и в результате многие учителя не пользовались вообще никаким.
IBM PS/2 — один из первых массовых х86 в стране Советов
Парк советских КУВТ со временем дряхлел, но эксплуатировался до победного конца; несмотря на все возрастающие трудности с ремонтом старой техники, отсутствие средств на покупку новой вынуждало изворачиваться. В том числе благодаря школьному спросу появились кооперативы по ремонту компьютерной техники, некоторые из них впоследствии разрослись в крупные фирмы. Такая ситуация продолжалась вплоть до глобальной компьютеризации начала этого века; имеются проверенные сведения, что даже в 2001 году некоторое количество советских ПК еще работало в школах.
Параллельно с вымиранием советских ПК в школы неорганизованно закупались новые, почти на 100% — на платформе х86, которая к тому времени стала мировым стандартом. Внедрение 286, а затем и 386 со стандартной ОС DOS (пусть и в разных диалектах) позволило начать стандартизацию программ и средств разработки. В учебных программах появились первые темы для пользователей ПК, описывающие конкретный софт; первым, по моим сведениям, этой чести удостоились знаменитые «окна Нортона» (Norton Commander). Народный страх перед программированием значительно сократился после появления в классах оконных средств разработки (здравствуй, Turbo Pascal!).
Тот самый Turbo Pascal
Следующая страница истории связана с Intel Pentium и Windows 95. Легкая настройка сети в новом Windows привела к массовому появлению компьютерных классов в их современном виде – группы компьютеров, объединенных в локальную сеть. Связанность компьютеров – это не только средство передачи вирусов (которых в ту пору было еще немного), но и возможность удаленного контроля за учеником, передачи по сети материалов и программ. О новых методиках работы в компьютерных классах мы продолжим разговор в следующем посте, посвященном новейшей эре – от 2000 до наших дней.
Заполняем пробелы — расширяем горизонты!
Компьютерная грамотность предполагает наличие представления о пяти поколениях ЭВМ, которое Вы получите после ознакомления с данной статьей. Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ).
Фотографии в фотоальбоме по истечении определенного срока показывают, как изменился во времени один и тот же человек. Точно так же поколения ЭВМ представляют серию портретов вычислительной техники на разных этапах ее развития.
Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту быстродействия и увеличению объема памяти.
Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.
Первое поколение (1946 - 1959)
Это самое раннее поколение компьютеров, известное как первое поколение компьютеров. Период первого поколения считается с 1946 по 1959 год. В первом поколении компьютеры разрабатывались с использованием электронных ламп в качестве базовой технологии. В компьютерах первого поколения использовался машинный язык, язык программирования самого низкого уровня, поэтому он мог легко обрабатываться и пониматься компьютерами.
ENIAC, сокращение от Electronic Numeric Integrated and Calculator, является наиболее популярным примером компьютера первого поколения. Другие примеры включают UNIVAC, EDVAC, EDSAC, IBM-650, IBM-701, Manchester Mark 1, Mark 2, Mark 3 и т. д.
Преимущества компьютеров первого поколения
Ниже перечислены основные преимущества компьютеров первого поколения:
- Электронные лампы использовались в компьютерах первого поколения, и это поколение помогло внедрить компьютерные устройства.
- Благодаря использованию машинных языков компьютеры этого поколения были быстрее на раннем этапе развития.
- Компьютеры могли выполнять вычисления за миллисекунды.
Ниже перечислены основные недостатки компьютеров первого поколения:
- Компьютеры первого поколения были очень большими и могли покрыть целую комнату.
- Компьютеры этого поколения выделяли слишком много тепла и требовали большой системы охлаждения.
- Емкость запоминающих устройств в компьютерах в этом поколении была очень низкой.
ЭВМ четвертого поколения
Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2.
Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.
С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика.
ЭВМ пятого поколения
Они будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.
Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ:
- 1-ое поколение: 1946 г. создание машины ЭНИАК на электронных лампах.
- 2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.
- 3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных микросхемах (ИС).
- 4-ое поколение: Начало создаваться с 1971 г. с изобретением микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).
Пятое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились.
Фирма IBM тоже не намерена сдавать свои позиции мирового лидера, например, Японии. Мировая гонка за создание компьютера пятого поколения началась еще в 1981 году. С тех пор еще никто не достиг финиша. Поживем – увидим.
В этой статье обсуждаются поколения компьютеров, продолжительность каждого поколения, используемые технологии, преимущества и недостатки. Прежде чем обсуждать поколения компьютеров, давайте сначала разберемся, что такое поколения компьютеров и сколько поколений существует.
Поколения компьютеров в основном делятся по уровню развития компьютерных технологий. Каждое поколение определяет основные технологические разработки, на которых были основаны компьютерные системы.
На заре разработки «поколение компьютеров» предназначалось исключительно для иллюстрации различий между аппаратными технологиями. Однако в настоящее время этот термин означает завершение изменений как в аппаратном, так и в программном обеспечении, связанных с развитием компьютеров. В частности, термин «поколение» относится к разработке, которая меняет способ работы компьютеров. Более того, часто вносились улучшения, чтобы компьютерные устройства стали более компактными по размеру, более дешевыми, более мощными и умными и т. д.
ЭВМ третьего поколения
Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС).
ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Немного позднее появились машины серии IBM-370.
В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.
Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.
В 1971 году американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике.
Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.
Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти, получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ.
Сколько существует поколений компьютеров?
Хотя разработка компьютерных технологий началась примерно в 1940 году, развитие этой технологии началось примерно в 1946 году с первого поколения компьютеров и с тех пор постоянно развивается. На данный момент существует пять поколений компьютеров .
Четвертое поколение (1971-1980)
Период четвертого поколения рассматривается с 1971 по 1980 год. В течение этого поколения разрабатывались компьютеры, в которых микропроцессор был основным компонентом технологии. Микропроцессоры также были основаны на технологиях LSI (крупномасштабная интеграция) и VLSI (очень крупномасштабная интеграция). Они были разработаны путем сборки нескольких интегральных схем на одном кремниевом кристалле.
Микропроцессоры не только помогли уменьшить размеры компьютеров, но также сделали их такими мощными и надежными. Благодаря своим компактным размерам компьютеры стали доступны для личного использования в четвертом поколении. Кроме того, в компьютерах этого поколения использовались языки программирования высокого уровня, такие как C, C ++, DBASE и др. В компьютерах этого поколения также использовались сетевые распределенные операционные системы с разделением времени.
IBM-5100, Altair-8800 и Micral - самые популярные компьютеры четвертого поколения. Другие примеры включают PDP-11, DEC-10, IBM-4341, STAR-1000, CRAY-1, CRAY-X-MP и т. Д. Кроме того, микропроцессоры все еще используются в сегодняшнем поколении (пятое поколение компьютеров). Однако в нынешнем поколении они не считаются базовой технологией.
Преимущества компьютеров четвертого поколения
Ниже перечислены основные преимущества компьютеров четвертого поколения:
- Благодаря компактным размерам компьютер стал широко доступен для коммерческого и личного использования. Это также привело к революционному использованию персональных компьютеров (ПК).
- Компьютеры четвертого поколения были быстрее, меньше, надежнее и энергоэффективнее своих предшественников. Кроме того, у компьютеров четвертого поколения была большая доступность хранилища.
- Значительно снижено количество тепла в компьютерах четвертого поколения. Выделяемое тепло было почти незначительным, и, следовательно, в системе кондиционирования больше не было необходимости.
Ниже перечислены основные недостатки компьютеров четвертого поколения:
- Создание схем СБИС и микропроцессоров было сложным и требовало сложных технологий и передовых технических навыков.
- Вентилятор охлаждения был включен в компьютеры вместо системы кондиционирования воздуха. Эти охлаждающие вентиляторы создавали шум при интенсивном использовании компьютеров.
- В компьютерах четвертого поколения по-прежнему использовались интегральные схемы, поэтому для создания и сборки этих ИС требовались высокие технические навыки.
Второе поколение (1959-1965)
Второе поколение компьютеров началось с широкого использования транзисторов. В этом поколении электронные лампы больше не были основной технологией. Их заменили транзисторы. Период второго поколения считается с 1959 по 1965 год. Магнитные сердечники (как первичные запоминающие устройства) и магнитные ленты (как вторичные запоминающие устройства) также использовались для требований к памяти в компьютерах.
Во втором поколении компьютеры использовали языки ассемблера вместо двоичных машинных языков. Кроме того, в этом поколении были представлены ранние версии языков высокого уровня, такие как COBOL и FORTRAN
CDC-3600 и IBM-7094 - самые популярные компьютеры второго поколения. К другим примерам относятся компьютеры серий UNIVAC-1108, IBM-7070, CDC-1604, IBM-1400, серии IBM-1600, серии IBM-7000, Honeywell-400 и т. д.
Преимущества компьютеров второго поколения
Ниже перечислены основные преимущества компьютеров второго поколения:
- Транзистор помог сделать компьютер второго поколения немного меньше, чем компьютер первого поколения.
- Благодаря технологии магнитного сердечника компьютеры этого поколения могут хранить инструкции в памяти.
- Компьютеры стали быстрее, надежнее и могли выполнять вычисления за микросекунды.
Ниже перечислены основные недостатки компьютеров второго поколения:
- Во втором поколении по-прежнему требовалась система охлаждения.
- Компьютеры второго поколения требовали регулярного обслуживания.
- Стоимость компьютера все еще оставалась высокой; однако меньше, чем компьютер первого поколения.
Пять поколений компьютеров
Пять поколений компьютеров перечислены ниже:
Каждое из этих поколений компьютеров также обсуждается ниже с необходимыми деталями и соответствующими изображениями. Разберем подробно каждое поколение:
Третье поколение (1965 - 1971)
Третье поколение компьютеров характеризовалось использованием в компьютерах интегральных схем (ICs), а не транзисторов. Период третьего поколения считается с 1965 по 1971 год. В этом поколении интегральные схемы использовались как основная часть технологии. Интегральные схемы были очень маленькими по размеру и помогли сделать компьютер меньше, чем его предшественник.
Кроме того, в этом поколении были представлены усовершенствованные устройства ввода-вывода, такие как мышь, клавиатура и монитор. До появления этих устройств в компьютерах использовались перфокарты и распечатки. Что касается языков, компьютеры третьего поколения использовали языки более высокого уровня, такие как COBOL, BASIC, ALGOL-68, PASCAL PL/1, FORTRAN-II-IV и т. д.
Компьютеры, разработанные в рамках семейства IBM-360, являются лучшими образцами компьютеров третьего поколения. Другие примеры включают PDP-8, PDP-11, TDC-316, Honeywell-6000 series, ICL 2900 и т. д. Кроме того, в сегодняшнем поколении компьютеров до сих пор используются интегральные схемы.
Преимущества компьютеров третьего поколения
Ниже перечислены основные преимущества компьютеров третьего поколения:
- Компьютеры третьего поколения были меньше компьютеров предыдущего поколения, что делало компьютеры второго поколения портативными и доступными для коммерческого использования по относительно низким ценам.
- Компьютеры были быстрыми, надежными и могли выполнять вычисления за наносекунды. У них также было больше места для хранения.
- Компьютеры третьего поколения производили меньше тепла и стали более энергоэффективными, чем компьютеры предыдущего поколения.
Ниже перечислены основные недостатки компьютеров третьего поколения:
- Для компьютеров третьего поколения также требовалась система охлаждения.
- В то время производство и обслуживание интегральных схем было трудным.
- Цена на компьютеры третьего поколения для личных нужд оставалась высокой.
ЭВМ второго поколения
В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения. Машины стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.
В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.
В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной пластине и транзисторы, и все необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы стали называться интегральными схемами или чипами. Изобретение интегральных схем послужило основой для дальнейшей миниатюризации компьютеров.
В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год.
ЭВМ первого поколения
ЭВМ первого поколения были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни квадратных метров территории, потреблявшими электроэнергию в сотни киловатт.
Например, одна из первых ЭВМ – ENIAC представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров. Эта машина содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.
Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки.
Использовались эти машины, главным образом, для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.
В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор.
Пятое поколение (с 1980 г. по настоящее время)
Компьютеры пятого поколения основаны на технологии ULSI (Ultra Large Scale Integration), программном обеспечении AI (искусственный интеллект) и аппаратном обеспечении параллельной обработки. ULSI произвел революцию в разработке микропроцессоров. Теперь около десяти миллионов электронных устройств можно собрать на одной микросхеме микропроцессора. С другой стороны, AI помогает компьютерам эффективно реагировать на естественные языки.
Считается, что период пятого поколения начался в 1980 году и продолжается. Это означает, что нынешнее поколение - это пятое поколение компьютеров. В компьютерах пятого поколения интегральные схемы все еще используются для удовлетворения различных потребностей. Однако основная технология - это AI, где еще есть возможности для улучшения.
Электронные вычислительные машины того времени представляли из себя массивные конструкции весом в несколько тонн. Каждый новый этап развития ЭВМ был связан не только с техническим прогрессом, но и с программным. Взять хотя бы Windows, который пришел на смену "бездушному" DOS.
Именно IBM, годом основания которой считается 1889 год, внесла огромный вклад в развитие компьютерной техники. Ее прародительница, корпорация CTR (Computing Tabulating Recording) включала в себя сразу три компании и выпускала самое различное электрическое оборудование: весы, сырорезки, приборы учета времени. После смены директора в 1914 году компания начала специализироваться на создании табуляционных машин (для обработки информации). Спустя 10 лет CTR поменяло свое название на International Business Machines или IBM.
Еще в 1888 году инженер Герман Холлерит, основатель IBM, создал первую электромеханическую счетную машину - табулятор, который мог считывать и сортировать данные, закодированные на перфокартах (бумажных карточках с отверстиями). Его даже использовали при переписи населения в 1890 году в США.
При этом история компьютеров IBM началась спустя более полувека, в 1941 году, когда был разработан и создан первый программируемый компьютер "Марк 1" весом порядка 4,5 тонн, 17 метров в длину, 2,5 метра – в высоту. Президент IBM вложил в него 500 тысяч долларов. Впервые "Марк 1" был запущен в Гарвардском университете в 1944 году. Чтобы понять, насколько сложна была конструкция машины, достаточно сказать, что общая длина проводов составила 800 км. При этом компьютер осуществлял три операции сложения и вычитания в секунду.
Первое поколение ЭВМ
Первая ЭВМ, основанная на ламповых усилителях, под названием "Эниак" была создана в США в 1946 году. По размерам она была больше, чем "Марк 1": 26 метров в длину, 6 метров в высоту, а ее вес составлял около 30 тонн. При этом по производительности "Эниак" в 1000 раз превышала "МАРК-1", а на ее создание ушло почти 500 тысяч долларов. Но у нее были существенные недостатки: очень мало памяти для хранения данных и долгое время перепрограммирования – от нескольких часов и до нескольких дней.
Кстати, среди создателей "Эниак" был ученый Джон фон Нейман, предложивший архитектуру ЭВМ, заложенную в компьютерах с конца 1940-х до середины 1950-х годов. Именно он осуществил переход к двоичной системе счисления и хранению полученной информации.
В 1951 году появился первый коммерческий компьютер UNIVAC, и уже в 1952 году вышел "IBM 701". Это был первый крупный ламповый научный коммерческий компьютер, причем создали его достаточно быстро – в течение двух лет. Его процессор работал значительно быстрее, чем у UNIVAC - 2200 операций в секунду против 455. В одну секунду процессор "IBM 701" мог выполнять почти 17 тысяч операций сложения и вычитания.
Второе поколение ЭВМ
Второе поколение ЭВМ использовало в своей основе транзисторы, созданные в 1947 году. Это была очередная революция, в результате которой существенно уменьшились размеры и энергопотребление компьютеров, так как сами биполярные транзисторы в разы меньше вакуумных ламп.
В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах. Они были надежны, и ВВС США стали использовать их в системе раннего оповещения ПВО. А в 1960 году IBM разработала мощную систему Stretch или "IBM-7030". Она была и вправду сильна – создатели добились 100-кратного увеличения быстродействия. В течение трех лет он был самым быстрым компьютером в мире. Однако со временем IBM уменьшила его стоимость, а вскоре и вовсе сняла с производства.
Третье поколение ЭВМ
Третье поколение компьютеров связано с использованием интегральных схем (в которых используется от десятков до сотен миллионов транзисторов), впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом.
В 1964 году IBM объявила о начале работы над целой линейкой IBM System/360.
System/360 хорошо продавалась даже спустя шесть лет после анонса системы. За 6 лет IBM выпустила более 30 тысяч машин. Однако затраты на разработку System/360 были очень велики - около пяти миллиардов долларов. Таким образом, System/360 заложила фундамент для следующих поколений, первым из которых был System/370.
Четвертое поколение ЭВМ
Четвертое поколение связано с использованием микропроцессоров. Первый такой микропроцессор под названием "Intel-4004" был создан в 1971 году компанией Intel, до сих пор остающейся в лидерах. Спустя 10 лет IBM выпустила первый персональный компьютер, который так и назывался IBM PC. Самая дорогая конфигурация стоила 3000 долларов и предназначалась для бизнеса, а конфигурация за 1500 долларов – для дома.
Процессор Intel 8088 работал на частоте 4,77 МГц (сейчас этот показатель в тысячи раз больше), а объем ОЗУ - 64 кбайта (сейчас – в миллионы раз больше). Для хранения информации использовались 5,25-дюймовые флоппи-дисководы. Жесткий диск нельзя было установить из-за недостаточной мощности блока питания.
Интересно, что разработкой компьютера занимались всего четыре человека. Причем IBM не запатентовала ни операционную систему DOS, ни BIOS, что породило огромное количество клонов. Уже в 1996 году IBM уступило первое место по продажам ПК на ею же основанном рынке.
Несмотря на то, что современные гаджеты сильно отличаются по характеристикам от своего предшественника, все они относятся к тому же поколению ЭВМ.
Основные толчки для развития компьютеров дала наука (появление ламп, а затем транзисторов). В настоящее время распространяется ввод информации с голоса, общения с машиной на человеческом языке (приложение Siri в iPhone) и активная работа над роботами. Основное мнение, что будущее – за квантовыми компьютерами, которые будут использовать в своей основе молекулы и нейрокомпьютерами, использующими центральную нервную систему человека и непосредственно его мозг. Однако для того, чтобы эти технологии появились, необходимо досконально изучить эти системы.
Читайте также: