Поколения электронных вычислительных машин

 

Развитие электронных вычислительных машин можно условно разбить на несколько этапов (поколений ЭВМ). Каждый этап отражает период создания, элементную базу, архитектуру и развитость программного обеспечения.

Первое поколение (1946 г. - середина 1950-х гг.).

Точкой отсчета эры ЭВМ считают 1946 год, когда был создан первый электронный цифровой компьютер “Эниак” (Electronic Numerical Integrator and Computer).

Основные характеристики машин первого поколения: элементная база - электронные лампы; программирование в машинных кодах; отсутствие операционной системы; быстродействие — до 20 тыс. оп/с.

Пользователями машин первого поколения были ученые, решающие наиболее актуальные научно-технические задачи, связанные с развитием авиации, ракетостроения и т.д.

Среди известных отечественных машин первого поколения необходимо отметить БЭСМ-1 (большая электронно-счетная машина), Стрела, Урал, М-20. Отечественная ЭВМ М-20 (20 тыс. оп./с.) была одной из самых быстродействующих машин первого поколения в мире.

Второе поколение (середина 1950-х гг. - середина 1960-х гг.).

Развитее электроники привело к изобретению в 1948 году нового полупроводникового устройства – транзистора, который заменил лампы.

Основные характеристики машин второго поколения: элементная база — полупроводники; программирование с использованием алгоритмических языков и библиотек стандартных программ; быстродействие - до 1 млн. оп./с.

Появление ЭВМ, построенных на транзисторах привело к уменьшению их габаритов, массы, энергопотребления и стоимости, а также к увеличению их надежности и производительности.

Среди известных отечественных машин второго поколения необходимо отметить БЭСМ-4, М-220, Наири, Мир, МИНСК, РАЗДАН, Днестр. Наилучшей отечественной ЭВМ второго поколения считается БЭСМ-6, созданная в 1966 году. Она имела основную и промежуточную память (на магнитных барабанах), быстродействие порядка 1 млн. оп./с. и довольно обширную периферию (магнитные ленты и диски, графопостроители, разнообразные устройства ввода-вывода).

Третье поколение (середина 1960-х гг. — 1970-е гг.).

Создание технологии производства интегральных схем, состоящих из десятков электронных элементов, образованных в прямоугольной пластине кремния с длиной стороны не более 1 см, позволило увеличить быстродействие и надежность ЭВМ на их основе, а также уменьшить габариты, потребляемую мощность и стоимость ЭВМ.

Основные характеристики машин третьего поколения: основа элементной базы — интегральные схемы среднего уровня интеграции (сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе); полномасштабная операционная система; программная совместимость моделей серии.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы, обладают возможностями мультипрограммирования, то есть одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала выполнять операционная система.

Примеры машин третьего поколения – семейство IBM-360, IBM-370, PDP-8, PDP-11, отечественные ЕС ЭВМ (единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (семейство малых ЭВМ).

Четвертое поколение (1970-е гг. - 1980-е гг.).

Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных элементов.

Основные характеристики машин четвертого поколения: основа элементарной базы - большие (БИС) и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) (десятки, сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе); многопроцессорность; производительность — десятки миллионов операций в секунду.

В 1971 году был изготовлен первый микропроцессор – большая интегральная схема, в которой полностью размещался процессор ЭВМ простой архитектуры. Первый персональный компьютер был создан в 1976 году.

Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный.

Пятое поколение (с 1990-х гг. по настоящее время).

Основную концепцию компьютеров пятого поколения можно сформулировать следующим образом:

· компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программ;

· компьютеры со многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Основные характеристики машин пятого поколения: основа элементной базы — сверхбольшие интегральные схемы; производительность - до нескольких триллионов операций в секунду; десятки параллельно работающих микропроцессоров; работа в режимах векторной, скалярной, матричной и другой обработки данных и команд.

Поколение будущего — это оптоэлектронные (квантовые) компьютеры с массовым параллелизмом обработки данных и команд, моделирующих архитектуру нейронных систем, использующих принципы искусственного интеллекта и логического вывода, обладающие сверхнадежностью.