Поколения компьютеров.

Первые электронные компьютеры появились в первой половине XX века. Они могли делать значительно боль­ше механических калькуляторов, которые лишь складывали, вычитали и умножали. Это были электронные машины, способные решать сложные задачи.

Кроме того, они имели две отличительные особенности, которыми предыдущие машины не обладали:

Одна из них состояла в том, что они могли выполнять определенную последовательность

операций по заранее заданной программе или последовательно решать задачи разных ти­пов. Способность хранить информацию в специальной памяти.

Поколение первое. Компьютеры на электронных лампах.

Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа - вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождення электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 го­ду.

Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, за­тем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пяти электродная лампа - пентод н т. д.

Триггер . изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем (1918) и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний, он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому реле, оно могло быть использовано для хранения одной двоичной цифры.

Использование электронной лампы в качестве основного .элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см. машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени.

Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения.

Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом.

Примерами машин 1-го поколения могут служить Mark I, ENIAC, EDSАС (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), - первая машина с хранимой программой. UNIVAC {Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юннвака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юннвака, кото­рые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо пер­фокарт использовалась магнитная лента.

Поколение второе. Транзисторные компьютеры.

1 июля 1948 года на одной из страниц "Нью-Йорк Тайме", посвященной радио и телевидению, оыло помешено скромное сообщение о том, что фирма "Белл телефон лабраторнз" разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Бранттен создал первый действующий транзистор.

Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических "усика" контактировали с бруском из поликристаллического германия.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить е 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. долларов

Применение транзисторов в качестве основного элемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности.

Самым удивительным свойством транзистора является то, что он один способен заменить 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию.

Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту, впервые примененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации.

А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия). "Атлас" (США). В то время СССР шел в ногу со временем н выпускал ЭВМ мирового уровня (например "БЭСМ-6").

Поколение третье. Интегральные схемы.

Появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники - рождение машин третьего поколения.

Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 мм".

Первые интегральные схемы (ИС) появились в 1964 году. Сначала они использовались только в космической и военной технике.

Появление ИС произвело подлинную революцию в вычислительной технике. Одна ИС способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эннак!

Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.

Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось ещё и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения. Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач.

Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа.

Поколение четвертое. Большие интегральные схемы.

В начале 70-х годов была предпринята попытка выяснить, молено ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так., уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказался возможным разместить на кристалле, площадью 1,61 см .

Началась эпоха микрокомпьютеров. Быстро­действие такой микро ЭВМ было в 10 раз выше быстродействия ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 100000 раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах.

Далее, компьютеры 1 го поколения типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Се­годня же ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза.

Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft и Intel. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.

Т.о. смена поколений развивалась по пути совершенствования элементной базы и технологии производства элементов и ЭВМ.

Машины пятого поколения должны стать интеллектуальными. Для этого необходимо решить очень сложную проблему - проблему создания искусственного интеллекта. Когда она будет решена, тогда и появятся теоретические основы для создания новых принципов организации аппаратуры ЭВМ. Одна из современных попыток - попытка реализация языка Пролог на аппаратном уровне. Есть много и других попыток, но не очень успешных пока.