История развития ЭВМ

История развития ЭВМ по поколениям

Аннотация: В статье даётся определение понятия ЭВМ. Рассматривается история развития ЭВМ, разделённая по поколениям, имеющим свои характерные черты.

Ключевые слова: ЭВМ, электронно-вычислительная машина, поколение.

Введение

Задачи:

1. Дать определение ЭВМ.

2. Изучить историю развития ЭВМ по поколениям.

3. Систематизировать имеющийся материал по теме.

Актуальность данной темы заключается в том, что, проследив этапы формирования ЭВМ, можно сделать определенные выводы о перспективах развития.

Электронная вычислительная машина — комплекс технических, аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации, вычислений, автоматического управления.

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ

В 1940 году, Конрад Цузе разработал серию телефонно-ретрансляционных машин, в программировании которых использовался двоичный код. Использование двойного кода позволило упростить схему машины и повысить ее стабильность. Поэтому Z3 - первый работающий компьютер, управляемый программой. В большинстве случаев Z3 была похожа на современную машину, в первую очередь, представив ряд нововведений, таких как арифметика с плавающей запятой. Первые электронные компьютеры использовали вакуумные лампы и были огромными и сложными. Первой работающей архитектурной машиной фон Неймана была Манчестерская малая экспериментальная машина, построенная в 1948 году; За ним в 1949 году последовал компьютер Manchester Mark I, который представлял собой законченную систему с трубками и магнитным барабаном для памяти и индексными регистрами. Первым универсальным электронным компьютером был ENIAC. Он использовал тысячи вакуумных ламп, кристаллических диодов, реле, резисторов и конденсаторов. Первый универсальный программируемый компьютер континентальной Европы был Z4 Конрад Цузе, который был построен в Сентябре 1950 г. В ноябре 1950 года группа исследователей Киевского электротехнического института СССР Сергея Александровича Лебедева разработала устройство, которое называлось «малой электронной машиной». Машина способна была выполнять примерно 3 000 операций в минуту. Первая советская серийная ЭВМ была «Стрела», выпускавшаяся в 1953 году. Компьютер обладал быстродействием от 2000 до 3000 операций в минуту. Мэри Уилкс в 1955 году изобретает принцип микропрограммирования. Микропрограммирование дает возможность определять или расширять основной набор команд, используя встроенные программы. В 1956 году IBM впервые продала устройство для хранения информации на магнитных дисках — RAMAC. В нем используется 50 металлических дисков диаметром 24 дюйма со 100 дорожками на каждой стороне. Устройство хранило до 5 МБ данных и стоило 10 000 долларов за МБ.

ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ

Производство лампового компьютера началось в 50-х годах ХХ столетия. Благодаря появлению транзистора стала возможна замена больших ламп на более скромные и энергоемкие транзисторы, что позволило увеличить процессорную мощность и снизить размеры компьютеров. Первый компьютер для транзисторов был создан в 1953 г. Компьютеры 2-го поколения, как правило, состояли из множества печатных плат и каждая из них содержала от 1 до 4 логических элементов. Первые компьютеры с полупроводниками построены на транзисторах Германии, а затем заменили их на более дорогие кремниевые. «Сетунь» - первая ЭВМ, основанная на троичной логике, разработанная в 1958 году Советским Союзом. Первые советские серийные полупроводниковые ЭВМ были «Весна» и «Снег». Пиковая мощность ЭВМ «Снег» составила 300 тыс. операций в минуту. Машины изготовлены на транзисторах с тактовой частотой 5 МГц. Всего выпустили 39 компьютера.

ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ

Взрывная популярность компьютеров началась с третьей поколения компьютерных машин. Всё началось с того, чтобы изобретень интегральную схему, которая стала возможной благодаря сериям открытий американских инженеров 1958-1959 годов. Они решили три фундаментальные проблемы, мешавшие созданию интегральной схемы. В 1960-х годах были разработаны «сопроцессоры», которые позволяли выполнять несколько действий одновременно: чтение или перфокарты могли выполняться периферийным процессором, в то время как основной процессор выполнял арифметические действия. Использование интегральных схем еще больше увеличило рост числа компьютеров в мире. Изготовление схем из отдельных кусочков кремния позволило создавать компьютеры, которые намного меньше по размеру и более практичны в производстве. Сначала появились миникомпьютеры, первые из которых все еще основывались на немикрочиповых транзисторах, а более поздние версии представляли собой гибриды, основанные как на транзисторах, так и на микрочипах, такие как IBM System/360. Они были намного меньше и дешевле, чем компьютеры первого и второго поколения, также известные как мейнфреймы. Миникомпьютеры можно рассматривать как мост между мэйнфреймами и микрокомпьютерами, которые появились позже, когда популярность микрочипов в компьютерах возросла. Снижение производственных затрат в сочетании с уменьшением размера и увеличением вычислительной мощности дало огромный толчок развитию информационных технологий.

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ

В 1969 г. сотрудник Intel Ted Hoff предложил создание центрального процессора на одном кристалле. То есть, вместо многочисленных интегральных схем, создавался один основной процессор, который должен выполнять все арифметические, логические и управляющие операции, записанные в коде машин. Такой прибор называют микропроцессор. В 1971 г. Intel была выпущена первая микропроцессорная машина Intel 4004. С появлением микропроцессора произошла эволюция микрокомпьютеров, в результате чего они стали персональными компьютерами, с которыми мы сегодня знаком. В 1980-х микрокомпьютеры стали повсеместными. Первый массовый домашний компьютер был разработан Стивом Возняком, соучредителем Apple Computer.

ПЕРВОЕ ПОКОЛЕНИЕ МИКРОКОМПЬЮТЕРОВ

Первое поколение микрокомпьютеров имело странное строение, многие они были просто коробками с лампами и выключателями, которые подходили только для инженеров и любителей понимания двоичного кодирования. К популярным ранним микрокомпьютерам относятся MOS Technology KIM-1, Altair 8800 и Apple I. В частности, Altair 8800 привлек большое число поклонников, и является искрой, которая стала началом революции компьютерных технологий.

ВТОРОЕ ПОКОЛЕНИЕ МИКРОКОМПЬЮТЕРОВ

По мере развития микрокомпьютеров становилось проще управлять ими. Лампочки и выключатели были заменены экранами и клавиатурами, а потребность в понимании двоичного кода была уменьшена, так как все чаще использовались программы для получения более понятных команд. Известными ранними примерами подобных компьютеров являются CommoDore PC, Apple II, IBM PC. Природа основного электронного компонента микроэлектроники второго и современного поколения не менялась, но, действительно, изменилось количество схем для размещения на кристалле одного кристалла. Когда появляются микропроцессоры, дальнейшее развитие происходит лишь в росте мощности, и снижении размеров устройств. В настоящее время разработаны прототипы компьютеров, использующих квантовые механизмы вычисления, где помимо 0 и 1 применяются соседние состояния, где «кубит» равен одновременно 0 и 1. Такой компьютер многократно увеличит мощность вычислительной техники.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вычислительная техника является основой построения информационно-измерительных систем, используемых для решения важнейших научно-технических задач. Электронно-вычислительные устройства позволили человечеству войти в век информации. Развитие компьютеров затронуло абсолютно все отрасли человеческой деятельности. История компьютера прошла долгий и тернистый путь, и именно благодаря этому сегодня каждый из нас может пользоваться персональным компьютером.