Решение. Шарик находится в одной из трех урн: А, В или С

Задача.

Шарик находится в одной из трех урн: А, В или С. Определить сколько бит информации содержит сообщение о том, что он находится в урне В.

Решение.

Такое сообщение содержит I = log₂ 3 = 1,585 бита информации.

Но не все ситуации имеют одинаковые вероятности реализации. Существует много таких ситуаций, у которых вероятности реализации различаются. Например, если бросают несимметричную монету или "правило бутерброда".

В 1948 г. американский инженер и математик Клод Шеннон предложил формулу для вычисления количества информации для событий с различными вероятностями. Если I - количество информации, К - количество возможных событий, рi - вероятности отдельных событий, то количество информации для событий с различными вероятностями можно определить по формуле:

I = - Sum р_i log₂ р_i,

где i принимает значения от 1 до К.

Формула Хартли является частным случаем формулы Шеннона:

I = - Sum 1 / К log₂ (1 / К) = I = log₂ К.

При равновероятных событиях получаемое количество информации максимально.

Задачи.
1. Определить количество информации, получаемое при реализации одного из событий, если бросают

а) несимметричную четырехгранную пирамидку;

б) симметричную и однородную четырехгранную пирамидку.

Решение.

а) Будем бросать несимметричную четырехгранную пирамидку. Вероятность отдельных событий будет такова:

р1 = 1 / 2,

р2 = 1 / 4,

р3 = 1 / 8,

р4 = 1 / 8,

тогда количество информации, получаемой после реализации одного из этих событий, рассчитывается по формуле:

I = -(1 / 2 log₂ 1/2 + 1 / 4 log₂ 1/4 + 1 / 8 log₂ 1/8 + 1 / 8 log₂ 1/8) = 1 / 2 + 2 / 4 + + 3 / 8 + 3 / 8 = 14/8 = 1,75 (бит).

б) Теперь рассчитаем количество информации, которое получится при бросании симметричной и однородной четырехгранной пирамидки:

I = log₂ 4 = 2 (бит).

2. Вероятность перового события составляет 0,5, а второго и третьего 0,25. Какое количество информации мы получим после реализации одного из них?

3. Какое количество информации будет получено при игре в рулетку с 32-мя секторами?

4. Сколько различных чисел можно закодировать с помощью 8 бит?

Решение: I=8 бит, K=2^I=2⁸=256 различных чисел.

Физиологи и психологи научились определять количество информации, которое человек может воспринимать при помощи органов чувств, удерживать в памяти и подвергать обработке. Информацию можно представлять в различных формах: звуковой, знаковой и др. рассмотренный выше способ определения количества информации, получаемое в сообщениях, которые уменьшают неопределенность наших знаний, рассматривает информацию с позиции ее содержания, новизны и понятности для человека. С этой точки зрения в опыте по бросанию кубика одинаковое количество информации содержится в сообщениях "два", "вверх выпала грань, на которой две точки" и в зрительном образе упавшего кубика.

При передаче и хранении информации с помощью различных технических устройств информацию следует рассматривать как последовательность знаков (цифр, букв, кодов цветов точек изображения), не рассматривая ее содержание.

Считая, что алфавит (набор символов знаковой системы) - это событие, то появление одного из символов в сообщении можно рассматривать как одно из состояний события. Если появление символов равновероятно, то можно рассчитать, сколько бит информации несет каждый символ. Информационная емкость знаков определяется их количеством в алфавите. Чем из большего количества символов состоит алфавит, тем большее количество информации несет один знак. Полное число символов алфавита принято называть мощностью алфавита.

Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) состоят из четырех различных составляющих (нуклеотидов), которые образуют генетический алфавит. Информационная емкость знака этого алфавита составляет:

4 = 2^I, т.е. I = 2 бит.

Каждая буква русского алфавита (если считать, что е=е) несет информацию 5 бит (32 = 2^I).

При таком подходе в результате сообщения о результате бросания кубика , получим различное количество информации, Чтобы его подсчитать, нужно умножить количество символов на количество информации, которое несет один символ.

Количество информации, которое содержит сообщение, закодированное с помощью знаковой системы, равно количеству информации, которое несет один знак, умноженному на число знаков в сообщении.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятия информации.

2. Как классифицируется информация?

3. Свойства информации.

4. Что такое информатика

5. Что является предметом науки информатики, ее задачи?

6. Каково место информатики среди других фундаментальных наук?

7. Дать характеристику процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

8. Формы представления информации.

9. Дать понятие системы счисления.

10. Какие вы наете системы счисления.

11. Двоичная система счисления

12. Кодирование информации.

13. Двоичная форма представления информации.

14. Охарактеризуйте кодирование числовой информации

15. Охарактеризуйте кодирование текстовой информации

16. Охарактеризуйте кодирование графической информации.

17. Охарактеризуйте кодирование звуковой информации.

18. В чем заключается вероятностный подход к определению количества информации.

19. Чем различаются естественные и формальные языки?

20. Какова может быть физическая природа знаков?

21. Приведите примеры кодирования и декодирования информации.

22. Почему человек использует десятичную систему счисления, а компьютер - двоичную?

Литература

а) Основная литература

1. Информатика. Базовый курс: учеб. пособие. / под ред. С.В.Симоновича. -2-е изд. - Спб.: Питер, 2004-2008.

2. Макарова Н. В., Волков В. Б. Информатика. СПб: Питер, 2011.

б) Дополнительная литература

3. Машникова О.В. Экономическая информатика: Учеб. пособие для вузов / В.П. Косарев, Л.В. Еремин, О.В. Машникова и др.; Под ред. В.П. Косарева, Л.В. Еремина.-М.: Финансы и статистика, 2002.-592 с.

4. Интернет-ресурсы по тематике компьютерной техники и информационных технологий.

5. Онлайн-тесты по информатике (URL: http://test.sibstrin.ru/index.php?mode=tests&id=45)

Лекция №2

Тема 2. Технические и программные средства реализации информационных процессов

Содержание:

1. История создания и развития вычислительной техники

2. Классификация ЭВМ и их характеристики.

3. Основные принципы построения ЭВМ. Принципы фон Неймана

4. Функционально-структурная организация ПК.

5. Классификация программного обеспечения ПК.Системное и прикладное программное обеспечение, основные классы прикладных программ.

2.1 История создания и развития средств вычислительной техники

Вычислительная или компьютерная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были обычные счетные палочки. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов. Для удобства они помещались в специальные контейнеры. Подобными приспособлениями пользовались торговцы и счетоводы того времени.

Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: счеты абак (рис. 4), логарифмическая линейка, механический арифмометр, электронный компьютер.

Человечество научилось пользоваться простейшими счётными приспособлениями тысячи лет назад. Наиболее востребованной оказалась необходимость определять количество предметов, используемых в меновой торговле. Одним из самых простых решений было использование весового эквивалента меняемого предмета, что не требовало точного пересчёта количества его составляющих. Для этих целей использовались простейшие балансирные весы, которые стали, таким образом, одним из первых устройств для количественного определения массы.

Принцип эквивалентности широко использовался и в другом, знакомом для многих, простейшем счётном устройстве Абак или Счёты. Количество подсчитываемых предметов соответствовало числу передвинутых костяшек этого инструмента.

Рисунок 4 - Юпана (абак инков) предположительно использовал

числа Фибоначчи

Сравнительно сложным приспособлением для счёта могли быть чётки, применяемые в практике многих религий. Верующий отсчитывал на зёрнах чёток число произнесённых молитв, а при проходе полного круга чёток передвигал на отдельном хвостике особые зёрна-счётчики, означающие число отсчитанных кругов.

С изобретением зубчатых колёс появились и гораздо более сложные устройства выполнения расчётов.

Рисунок 5 - Звёздочки и шестерёнки были сердцем механических

устройств для счёта

Антикитерский механизм, обнаруженный в начале XX века, который был найден на месте крушения античного судна, затонувшего примерно в 65 году до н.э., даже умел моделировать движение планет. Предположительно его использовали для календарных вычислений в религиозных целях, предсказания солнечных и лунных затмений, определения времени посева и сбора урожая и т.п. Вычисления выполнялись за счёт соединения более 30 бронзовых колёс и нескольких циферблатов; для вычисления лунных фаз использовалась дифференциальная передача, изобретение которой исследователи долгое время относили не ранее чем к XVI веку. Однако, с уходом античности навыки создания таких устройств были позабыты; потребовалось около полутора тысяч лет, чтобы люди вновь научились создавать похожие по сложности механизмы [3].

Рисунок 6 - «Считающие часы» Вильгельма Шиккарда

В 1623 году Вильгельм Шиккард придумал «Считающие часы» - первый механический калькулятор, умевший выполнять четыре арифметических действия. Свое название устройство получило благодаря тому, что как и в настоящих часах работа механизма была основана на использовании звёздочек и шестерёнок. Практическое использование это изобретение нашло в руках друга Шиккарда, философа и астронома Иоганна Кеплера.

Следом появились машины Блеза Паскаля («Паскалина», 1642 г.) и Готфрида Вильгельма Лейбница.

В1820 г. Чарльз Ксавьер Томас создал первый, серийно выпускаемый механический калькулятор - арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. Он был основан на работе Лейбница. Механические калькуляторы, выволнявшие вычисления с десятичными числами, использовались до 70-х годов прошлого века.

Лейбниц также описал двоичную систему счисления, на которой основана работа всех современных компьютеров. В то же время многие последующие разработки вплоть до 1940-х годов, включая машины Чарльза Бэббиджа и даже ЭНИАК (1945 года), были основаны на десятичной системе счисления, более сложной в реализации.

Джоном Непером было замечено, что умножение и деление чисел можно выполнять сложением и вычитанием, соответственно, логарифмов этих чисел. Действительные числа могут представляться интервалами длины на линейке. Этот факт лег в основу вычислений с помощью логарифмической линейки, что позволило выполнять умножение и деление намного быстрее. Логарифмические линейки использовались несколькими поколениями инженеров и других профессионалов, вплоть до появления карманных калькуляторов. При отправке на Луну космонавта американские инженеры выполняли все расчеты с точностью в 3—4 знака на логарифмических линейках.

Для составления первых логарифмических таблиц Неперу понадобилось выполнить множество операций умножения, и в то же время он разрабатывал палочки Непера [3].

В 1804 году Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, в котором вышиваемый узор определялся перфокартами. Карты в станке можно было менять, при этом смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования.

В 1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины, принципы программирования которой основаны на использовании перфокарт.

Рисунок 7 - Перфокарточная система музыкального автомата

В 1890 году бюро переписи населения в США использовало перфокарты и механизмы сортировки (табуляторы), разработанные Германом Холлеритом, для обработки данных переписи за 10 лет, переданный под мандат в соответствии с Конституцией. Компания Холлерита в конечном счёте стала ядром IBM. Эта корпорация развила технологию перфокарт в мощный инструмент для деловой обработки данных и выпустила обширную линию специализированного оборудования для их записи. К 1950 году технология IBM получила повсеместное распространение в промышленности и правительстве. Во многих компьютерах перфокарты использовались до (и после) конца 1970-х. Каждая строка программы набивалась на отдельную перфокарту, а вся программа представляла собой колоду перфокарт. К примеру, программисты и студенты инженерных и научных специальностей во вузов могли сдавать эти колоды перфокарт с программой на вычислительный центр, а затем ждать очереди для обработки, компиляции и выполнения программы. После распечатки полученных результатов, следовало устранить найденные ошибки и вновь отдавать программу на вычислительный центр, требуя другого цикла «редактирование – компиляция – исполнение».

Определяющая особенность «универсального компьютера» - это программируемость, что позволяет компьютеру эмулировать любую другую вычисляющую систему всего лишь заменой сохранённой последовательности инструкций.

В 1835 году Чарльз Бэббидж описал свою аналитическую машину. Это был проект компьютера общего назначения, с применением перфокарт в качестве носителя входных данных и программы, а также парового двигателя в качестве источника энергии. Одной из ключевых идей было использование шестерней для выполнения математических функций.

Рисунок 8 - Часть Разностной машины Бэббиджа, собранная после его смерти сыном из частей, найденных в лаборатории

Перфокарты должны были использоваться для машины, вычисляющей и печатающей логарифмические таблицы с большой точностью (то есть для специализированной машины). В дальнейшем эти идеи были развиты до машины общего назначения - аналитической машины Бэббиджа.

Хотя планы были озвучены, и проект, по всей видимости, был реален или, по крайней мере, проверяем, при создании машины возникли определённые трудности. Бэббидж был человеком, с которым трудно было работать, он спорил с каждым, кто не отдавал дань уважения его идеям. Все части машины должны были создаваться вручную. Небольшие ошибки в каждой детали, для машины, состоящей из тысяч деталей, могли вылиться в значительные отклонения, поэтому при создании деталей требовалась точность, необычная для того времени. В результате проект захлебнулся в разногласиях с исполнителем, создающим детали, и завершился с прекращением государственного финансирования.

Математик Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона, перевела и дополнила комментариями труд «Sketch of the Analytical Engine». Считается, что она стала первым программистом.

В Лондонском музее науки можно найти второй вариант Разностной машины Чарльза Бэббиджа, которая была создана по его проекту лишь в 1991 г., и это доказывает, что теория Бэббиджа была верна. Для создания необходимых частей музей применил машины с компьютерным управлением, придерживаясь допусков, которые мог достичь слесарь того времени. Некоторые полагают, что технология того времени не позволяла создать детали с требуемой точностью, но это предположение оказалось неверным. Неудача Бэббиджа при конструировании машины в основном приписывается трудностям, не только политическим и финансовым, но и его желанию создать очень изощрённый и сложный компьютер.

Рисунок 9 - Арифмометр «Феликс» - самый распространённый в СССР. Выпускался в 1929—1978 г.г.

К 1900-у году ранние механические калькуляторы, кассовые аппараты и счётные машины были перепроектированы с использованием электрических двигателей с представлением положения переменной как позиции шестерни. С 1930-х такие компании как Friden, Marchant и Monro начали выпускать настольные механические калькуляторы, которые могли складывать, вычитать, умножать и делить. Словом «computer» (буквально — «вычислитель») называлась должность — это были люди, которые использовали калькуляторы для выполнения математических вычислений. В ходе Манхэттенского проекта, будущий Нобелевский лауреат Ричард Фейнман был управляющим целой команды «вычислителей», многие из которых были женщинами-математиками, обрабатывающими дифференциальные уравнения, которые решались для военных нужд. Даже знаменитый Станислав Мартин Улам уже после окончания войны был принужден к работе по переводу математических выражений в разрешимые приближения — для проекта водородной бомбы.

Рисунок 10 - ANITA Mark VIII, 1961 год

В 1948 году появился Curta — небольшой механический калькулятор, который можно было держать в одной руке. В 1950-х — 1960-х годах на западном рынке появилось несколько марок подобных устройств. Первым полностью электронным настольным калькулятором был британский ANITA Мк. VII, который использовал дисплей на газоразрядных цифровых индикаторах и 177 миниатюрных тиратронов. В июне 1963 года Friden представил EC-130 с четырьмя функциями. Он был полностью на транзисторах, имел 13-цифровое разрешение на 5-дюймовой электронно-лучевой трубке, и представлялся фирмой на рынке калькуляторов по цене 2200 $. В модель EC 132 были добавлены функция вычисления квадратного корня и обратные функции. В 1965 году Wang Laboratories произвёл LOCI-2, настольный калькулятор на транзисторах с 10 цифрами, который использовал дисплей на газоразрядных цифровых индикаторах и мог вычислять логарифмы.

В Советском Союзе в довоенное время самым известным и распространённым калькулятором был механический арифмометр «Феликс», выпускавшийся с 1929 по 1978 год на заводах в Курске (завод «Счетмаш»), Пензе и Москве. Электронно-механические вычислительные машины массово выпускались и широко применялись с середины 50-х годов, в 1959 был налажен выпуск и чисто электронных вычислительных машин(ВМ).

Появление аналоговых вычислителей в предвоенные годы[

Рисунок 11- Дифференциальный анализатор, Кембридж, 1938 год

Перед Второй мировой войной механические и электрические аналоговые компьютеры считались наиболее современными машинами, и многие считали, что это будущее вычислительной техники. Аналоговые компьютеры использовали преимущества того, что математические свойства явлений малого масштаба — положения колёс или электрическое напряжение и ток - подобны математике других физических явлений, например, таких как баллистические траектории, инерция, резонанс, перенос энергии, момент инерции и т. п. Они моделировали эти и другие физические явления значениями электрического напряжения и тока.

Рисунок 12 - Репродукция компьютера Zuse Z1 в Музее техники, Берлин

В 1936 г. немецкий инженер-энтузиаст Конрад Цузе начал работу над своим первым вычислителем серии Z, имеющим память и (пока ограниченную) возможность программирования. Созданная, в основном, на механической основе, но уже на базе двоичной логики, модель Z1, завершённая в 1938 году, так и не заработала достаточно надёжно, из-за недостаточной точности выполнения составных частей. Ввод команд и данных осуществлялся при помощи клавиатуры, а вывод, — с помощью маленькой панели на лампочках. Память вычислителя организовывалась при помощи конденсатора.

В 1939 году, Цузе создал второй вычислитель Z2, но её планы и фотографии были уничтожены при бомбардировке во время войны, поэтому о ней почти ничего не известно. Z2 работала на электромагнитных переключателях, созданных в 1831 году ученым Джозефом Генри.

Следующая машина Цузе Z3 была завершена в 1941 году. Она была построена на телефонных реле и работала вполне удовлетворительно. Тем самым, Z3 стала первым работающим компьютером, управляемым программой. Во многих отношениях Z3 была подобна современным машинам, в ней впервые был представлен ряд новшеств, таких как арифметика с плавающей точкой. Цузе заменил сложную в реализации десятичную систему счисления на двоичную. Это сделало машины более простыми, а значит, более надёжными; считается, что это одна из причин того, что Цузе преуспел там, где Бэббидж потерпел неудачу.

Программы для Z3 хранились на перфорированной плёнке. Условные переходы отсутствовали, но в 1990-х было теоретически доказано, что Z3 является универсальным компьютером (если игнорировать ограничения на размер физической памяти). В двух патентах 1936 года, Конрад Цузе упоминал, что машинные команды могут храниться в той же памяти, что и данные, предугадав тем самым то, что позже стало известно как архитектура фон Неймана и было впервые реализовано только в 1949 году в британском EDSAC.

Чуть ранее для частично законченного компьютера Z4 Цузе разработал первый в мире высокоуровневый язык программирования, названный им Планкалкюль (нем. Plankalkül исчисление планов).

Война прервала работу над машиной. В сентябре 1950 года Z4 был, наконец, закончен. В то время он был единственным работающим компьютером в континентальной Европе и первым компьютером в мире, который был продан. В этом Z4 на пять месяцев опередил Марк I и на десять – ЭНИАК. Компьютер эксплуатировался до 1955 года, после чего был передан во Французский аэродинамический научно-исследовательский институт, где работал до 1960 года.

Цузе и его компанией были построены и другие компьютеры, название каждого из которых начиналось с заглавной буквы Z. Наиболее известны машины Z11, продававшийся предприятиям оптической промышленности и университетам, и Z22 — первый компьютер с памятью на магнитных носителях.

Рисунок 13 - Британский Colossus был использован для взлома немецких шифров в ходе Второй мировой войны

«Колосс» стал первым полностью электронным вычислительным устройством, хотя на нём и нельзя было реализовать любую вычислимую функцию. В «Колоссе» использовалось большое количество электровакуумных ламп, ввод информации выполнялся с перфоленты. Машину можно было настроить на выполнение различных операций булевой логики, но она не являлась тьюринг-полной. Помимо Colossus Mk I, было собрано ещё девять моделей Mk II. Информация о существовании этой машины держалась в секрете до 1970-х гг. Уинстон Черчилль лично подписал приказ о разрушении машины на части, не превышающие размером человеческой руки. Из-за своей секретности, Colossus не был упомянут во многих трудах по истории компьютеров.

В 1937 году Клод Шеннон показал, что существует взаимно-однозначное соответствие между концепциями булевой логики и некоторыми электронными схемами, которые получили название «логические вентили», используемые в цифровых компьютерах в настоящее время. В своей основной работе он продемонстрировал, что электронные связи и переключатели могут представлять выражение булевой алгебры. Он создал основу для практического проектирования цифровых схем.

В ноябре 1937 года был создан компьютер «Model K» на основе релейных переключателей. В январе 1940 года был завершён Complex Number Calculator, умеющий выполнять вычисления над комплексными числами. В сентябре 1940 года на конференции Американского математического общества в Дортмунде, компьютеру удалённо отправлялись команды по телефонной линии с телетайпом. Это был первый случай удаленного использования вычислительного устройства. Среди участников конференции и свидетелей демонстрации были Джон фон Нейман, Джон Моучли и Норберт Винер.

Рисунок 14 – Компьютер Атанасова - Берри

В 1939 году Джон Винсент Атанасов и Клиффорд Берри из Университета штата Айова разработали первый в мире электронный цифровой компьютер Atanasoff-Berry Computer (ABC). Его конструкция насчитывала более 300 электровакуумных ламп, в качестве памяти использовался вращающийся барабан. Несмотря на то, что машина ABC не была программируемой, она была первой, использующей электронные лампы в сумматоре

В 1939 году в Endicott laboratories в IBM началась работа над Harvard Mark I. Официально известный как Automatic Sequence Controlled Calculator, Mark I был электромеханическим компьютером общего назначения, созданного с финансированием IBM и при помощи со стороны персонала IBM, под руководством гарвардского математика Howard Aiken. Проект компьютера был создан под влиянием Аналитической машины Ч. Бэббиджа, с использованием десятичной арифметики, колёс для хранения данных и поворотных переключатей в дополнение к электромагнитным реле. Машина программировалась с помощью перфоленты, и имела несколько вычислительных блоков, работающих параллельно. Более поздние версии имели несколько считывателей с перфоленты, и машина могла переключаться между считывателями в зависимости от состояния. Тем не менее, машина была не совсем Тьюринг-полной. Mark I был перенесён в Гарвардский университет и начал работу в мае 1944 года.

Рисунок 15 – Компьютер ЭНИАК

Американский компьютер ЭНИАК (ENIAC), который часто называют первым электронным компьютером общего назначения, выполнял баллистические расчёты. Он публично доказал применимость электроники для масштабных вычислений. Это стало главным фактором в разработке вычислительных машин, прежде всего из-за огромного прироста в скорости вычислений, а также в связи с появившимися возможностями для миниатюризации. Созданная под руководством Дж. Мочли и Дж. Преспера Эккерта, эта машина работала в 1000 раз быстрее, чем все другие машины того времени. Разработка «ЭНИАК» продлилась с 1943 до 1945 года. В то время, когда был предложен данный проект, многие исследователи были убеждены, что среди тысяч хрупких электровакуумных ламп многие будут сгорать настолько часто, что «ЭНИАК» будет слишком много времени простаивать в ремонте, и тем самым, будет практически бесполезен. Тем не менее, на реальной машине удавалось выполнять несколько тысяч операций в секунду в течение нескольких часов, до очередного сбоя из-за сгоревшей лампы.

«ЭНИАК» удовлетворял требованию полноты по Тьюрингу. Но «программа» для этой машины определялась состоянием соединительных кабелей и переключателей - огромное отличие от машин с хранимой программой, появившихся у Конрада Цузе в 1940 году. Тем не менее, в то время, вычисления, выполняемые без помощи человека, рассматривались как достаточно большое достижение, и целью программы было тогда решение только одной единственной задачи. (Улучшения, которые были завершены в 1948 году, дали возможность исполнения программы, записанной в специальной памяти, что сделало программирование более систематичным, менее «одноразовым» достижением).

Переработав идеи Эккерта и Мочли, а также, оценив ограничения «ЭНИАК», Джон фон Нейман написал широко цитируемый отчёт, описывающий проект компьютера (EDVAC), в котором и программа, и данные хранятся в единой универсальной памяти. Принципы построения этой машины стали известны под названием «архитектура фон Неймана» и послужили основой для разработки первых по-настоящему гибких, универсальных цифровых компьютеров.

2.2 Поколения компьютеров: краткое описание

В соответствии с общепринятой методикой оценки развития вычислительной техники первым поколением считались ламповые компьютеры, вторым - транзисторные, третьим - компьютеры на интегральных схемах, а четвёртым — с использованием микропроцессоров. В то время как предыдущие поколения совершенствовались за счёт увеличения количества элементов на единицу площади (миниатюризации), компьютеры пятого поколения должны были стать следующим шагом, и для достижения сверхпроизводительности,- осуществлять взаимодействие неограниченного набора микропроцессоров.