Поколения эвм

4.Третье поколение

Наконец, в третьем поколении ЭВМ (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. Приоритет в изобретении интегральных схем, ставших элементной базой ЭВМ третьего поколения, принадлежит американским ученым Д. Килби и Р.Нойсу, сделавшим это открытие независимо друг от друга. Массовый выпуск интегральных схем начался в 1962 году, а в 1964 начал быстро осуществляться переход от дискретных элементов к интегральным. Упоминавшийся выше ЭНИАК, размерами 9х15 метров, в 1971 году мог бы быть собран на пластине в 1,5 квадратных сантиметра. Началось перевоплощение электроники в микроэлектронику.

В эти годы производство компьютеров  приобретает промышленный размах. Пробившаяся  в лидеры фирма IBM первой реализовала  семейство ЭВМ - серию полностью  совместимых друг с другом компьютеров  от самых маленьких, размером с небольшой  шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. Наиболее распространенным в те годы было семейство System/360 фирмы IBM, на основе которого в СССР была разработана серия ЕС ЭВМ. В 1973 была выпущена первая модель ЭВМ серии ЕС, а с 1975 года появились модели ЕС-1012, ЕС-1032, ЕС-1033, ЕС-1022, а позже более мощная ЕС-1060.

В рамках третьего поколения  в США была построена уникальная машина «ИЛЛИАК-4», в составе которой  в первоначальном варианте планировалось использовать 256 устройств обработки данных, выполненных на монолитных интегральных схемах. Позднее проект был изменен, из-за довольно высокой стоимости (более 16 миллионов долларов). Число процессоров пришлось сократить до 64, а также перейти к интегральным схемам с малой степенью интеграции. Сокращенный вариант проекта был завершен в 1972 году, номинальное быстродействие «ИЛЛИАК-4» составило 200 миллионов операций в секунду. Почти год этот компьютер был рекордсменом в скорости вычислений.

Еще в начале 60-х появляются первые миникомпьютеры - небольшие  маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. Миникомпьютеры представляли собой первый шаг на пути к персональным компьютерам, пробные образцы которых были выпущены только в середине 70-х годов. Известное семейство миникомпьютеров PDP фирмы Digital Equipment послужило прототипом для советской серии машин СМ.

Между тем количество элементов и соединений между  ними, умещающихся в одной микросхеме, постоянно росло, и в 70-е годы интегральные схемы содержали уже тысячи транзисторов. Это позволило объединить в единственной маленькой детальке большинство компонентов компьютера - что и сделала в 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию - ведь микропроцессор является сердцем и душой нашего с вами персонального компьютера.

Но и это еще не все - поистине, рубеж 60-х и 70-х годов  был судьбоносным временем. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть - зародыш того, что мы сейчас называем Интернетом. И в том же 1969 г. одновременно появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение.

5.Сверхбольшие интегральные  схемы (СБИС). 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.

Техника четвертого поколения  породила качественно новый элемент  ЭВМ – микропроцессор. В 1971 году пришли к идее ограничить возможности процессора, заложив в него небольшой набор операций, микропрограммы которых должны быть заранее введены в постоянную память. Оценки показали, что применение постоянного запоминающего устройства в 16 килобит позволит исключить 100-200 обычных интегральных схем. Так возникла идея микропроцессора, который можно реализовать даже на одном кристалле, а программу в его память записать навсегда. В то время в рядовом микропроцессоре уровень интеграции соответствовал плотности, равной примерно 500 транзисторам на один квадратный миллиметр, при этом достигалась очень хорошая надежность.

К середине 70-х годов  положение на компьютерном рынке  резко и непредвиденно стало  изменяться. Четко выделились две  концепции развитияЭВМ. Воплощением первой концепции стали суперкомпьютеры, а второй – персональные ЭВМ

Обычно считается, что  период с 1975 по 1985 гг. принадлежит компьютерам четвертого поколения. Однако есть и другое мнение - многие полагают, что достижения этого периода не настолько велики, чтобы считать его равноправным поколением. Сторонники такой точки зрения называют это десятилетие принадлежащим "третьему-с половиной" поколению компьютеров, и только с 1985 г., по их мнению, следует отсчитывать годы жизни собственно четвертого поколения, здравствующего и по сей день.

Так или иначе, очевидно, что, начиная с середины 70-х, все  меньше становится принципиальных новаций  в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что  уже изобретено и придумано, прежде всего, за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров.

И, конечно же, самое  главное - что с начала 80-х, благодаря  появлению персональных компьютеров, вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной. Складывается парадоксальная ситуация: несмотря на то, что персональные и миникомпьютеры по-прежнему во всех отношениях отстают от больших машин, львиная доля новшеств последнего десятилетия - графический пользовательский интерфейс, новые периферийные устройства, глобальные сети - обязаны своим появлением и развитием именно этой "несерьезной" технике. Большие компьютеры и суперкомпьютеры, конечно же, отнюдь не вымерли и продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют на компьютерной арене, как было раньше.

Из отечественных ЭВМ к машинам 4-го поколения относятся микропроцессорные вычислительные комплексы (МВК) семейства "Эльбрус".

• В 1973-1979 гг. создан десятипроцессорный компьютер “Эльбрус-1”;
• В 1977-1984 гг. - “Эльбрус-2”, использующийся в системе ПРО второго поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70.
• В 1985-1994 гг. разработан 16-процессорный “Эльбрус-3”, превосходящий по производительности лучший в то время западный суперкомпьютер GRAY-YMP.
• В 1986 году вышло постановление о создании МВК “Эльбрус-90микро”. Обязательным условием было использование в этой разработке только отечественных решений, элементной базы и математики.
• В 2003 году начат серийный выпуск МВК “Эльбрус-90микро”. Они функционируют под управлением ОС Solaris,Linux, МС ВС и выпускаются в стационарном, перебазируемом и настольном исполнениях. Число процессоров в них может составлять от одного до четырех.
• Продолжается в "МЦСТ" и работа над 128-процессорным вычислительным комплексом "Эльбрус-3м" на базе микропроцессора нового поколения "Эльбрус".

Наиболее значительным на этапе четвертого поколения ЭВМ стало появление персональных ЭВМ, что позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения.

Огромную роль в популяризации  персональных компьютеров сыграли компьютерные журналы. Такие издания как «Radio Electronics» и«Popular Electronics» разжигали интерес к потенциалу микрокомпьютеров. По всей территории США возникли клубы любителей. Самым примечательным был компьютерный клуб Homebrew, образованный в марте 1975 года в Менло-Парке (штат Калифорния). В состав его первых членов входили Стив Джобс и его школьный друг Стив Возняк, позднее основавшие компанию Apple Macintosh.

Поэтому, когда появился первый микрокомпьютер, на него сразу же возник огромный спрос среди тысяч любителей, интерес которых подпитывался ежемесячно появлявшимися статьями в журналах.

Этим первым микрокомпьютером был «Altair-8800», созданный в 1974 году небольшой компанией в Альбукерке (штат Нью-Мексико). История его создания такова: Эд Робертс, организовавший в 1968 году компанию MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems), занимался производством калькуляторов. В 1973 году вследствие жесткой конкуренции со стороны Texas Instruments он оказался на грани банкротства, и вынужден был искать новую нишу на рынке. Робертса заинтересовал микропроцессор 8080, выпущенный Intel в апреле 1974 года, и уверенный в том, что этот микропроцессор может стать основой микрокомпьютера, он сам создал такую машину.

Этот компьютер продавался по цене около 500 дол. И хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), а также имелись серьезные недостатки по эксплуатации, «Altair-8800» стал бестселлером. Тысячи любителей, всегда мечтавших о собственном компьютере, безрассудно заказывали практически бесполезную для себя вещь. Так, из маленького американского городка, началось триумфальное шествие персонального компьютера по миру, изменяя жизнь, быт и даже мышление людей.

Позже покупатели сами снабжали этот компьютер дополнительными  устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами.

В 1976 году появился персональный компьютер Apple-1.

Он был разработан в середине 70-х Стивом Возняком. В  то время он работал на компанию Hewlett-Packard, в которой не заинтересовались разработкой, передав все права  на нее Стиву. Позже Стив Джобс убедил Возняка начать коммерческую продажу компьютера. Устройство продавалось по цене в 666 долларов и 66 центов. В 1977 году вышла вторая модель.

Тираж ПК APPLE-2 превысил 1 млн. экземпляров

Фирма IBM, основанная в 1914 г. и известность которой принесли ЭВМ серии IBM 360/370, в середине 70-х годов столкнулась с конкуренцией со стороны мини-ЭВМ, а затем и ПК.

Ответом конкурентам  стал проект разработки массового ПК IBM PC (1981 г.). Первые ПК этого типа с  процессором 8088 имели один НГМД и  кассетный магнитофон. В ПЗУ был встроен язык программирования Бейсик. Емкость ОЗУ составляла всего 64 Кбайта.

Вскоре IBM-PC был модифицирован  в IBM PC XT с НЖМД емкостью от 10 до 30 Мбайт. Конструкция этого ПК базировалась на материнской плате, которая позволяла расширять возможности ПК.

IBM PC явился промышленным  стандартом ПК как в аппаратной, так и в программной части  компьютера. С этого момента и  начинается эра современных ПК.

Возникают ОС, поддерживающие графический интерфейс, интеллектуальные ППП, операционные оболочки. В связи с возросшим спросом на ПО совершенствуются технологии его разработки – появляются развитые системы программирования, инструментальные среды пользователя.

В середине 80-х стали  бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС. В сетевых ОС хорошо развиты средства защиты информации от несанкционированного доступа. Распределенные ОС обладают схожими с сетевыми системами функциями работы с файлами и другими ресурсами удаленных компьютеров, но там слабее выражены средства защиты.

В 1982 г. фирмой была создана  новая модель IBM PC АТ с усовершенствованной технологией. Типовой объем ОЗУ вырос до 640 Кбайт – 1 Мбайта. Емкость НЖМД увеличилась до 40 Мбайт. Микропроцессор 80286 позволил в несколько раз увеличить скорость выполнения операций.

В 1987 г. фирма решила оградить себя от слишком резвых конкурентов и разработала серию ПК PS/2 с закрытой архитектурой и микроканальной шиной данных. Все периферийное оборудование для этой серии фирма стала производить сама. Но как показала практика, это направление явилось тупиковым в развитии ПК.

С 1993 г. фирма IBM приступила к выпуску ПК на микропроцессорах Intel 486, а затем и Intel Pentium с частотой 90 и 100 МГц. Память ПК составляла от 8 до 192 Мбайт, кэш-память от 256Кбайт до 1Мбайта. Базовое программное обеспечение составляли DOS 6.3, Windows 3.11 и OS/2.

Достижения в области  миниатюризации привело к созданию нового поколения ПК – переносных компьютеров Notebook и КПК.

Термин КПК впервые  употребил Джон Скалли на выставке в Лас-Вегасе, применительно к Apple Newton (у этого устройства был процессор ARM-610 с частотой 20 МГц, рукописный ввод и вес в 400 г). Это и был по сути дела первый КПК, поступивший в коммерческую продажу в 1993 году под именем Message Pad

6.Проект ЭВМ пятого  поколения

Процесс подготовки задачи к решению на ЭВМ несоизмеримо продолжительнее самого решения. Многие месяцы подготовки задачи несопоставимы с несколькими минутами ее решения компьютером. Это одна из причин совершенствования традиционной технологии.

В этой связи возникает  проблема организации нового типа взаимодействия конечного пользователя и компьютера. Эта проблематика получила выражение в проекте ЭВМ пятого поколения, который был опубликован в начале 80-х годов 20-го столетия в Японии.

Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта.

Считалось, что архитектура  компьютеров пятого поколения будет  содержать два основных блока. Один из них - собственно компьютер, в котором связь с пользователем осуществляет блок, называемый "интеллектуальным интерфейсом". Задача интерфейса - понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие задачи перевести в работающую программу.

Основные требования к компьютерам 5-го поколения:

• Создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов);
• Развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта;
• Создание новых технологий в производстве вычислительной техники;
• Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.