Покоління ЕОМ

Історію розвитку ЕОМ варто описувати, використовуючи знання про поко­ління обчислювальних машин. Кожне покоління ЕОМ характеризується своїми конструктивними особливостями і можливостями. Зробимо опис кожного з поко­лінь, однак пам'ятатимемо, що розподіл ЕОМ на покоління є умовним, оскільки водночас випускалися машини різного рівня.

 

Перше покоління

Різкий стрибок у розвитку обчислювальної техніки відбувся в 40-х роках, після Другої світової війни, і пов'язаний він був із появою якісно нових електронних пристроїв - електронно-вакуум­них ламп.

Електричні схеми, побудовані на цих лампах, працювали значно швидше, ніж схеми на електромеханічних реле. Зросла швидкодія обчислювальних машин, і релейні машини були усунуті продуктивнішими і надійнішими електронними обчислювальними машинами (ЕОМ). Застосування ЕОМ значно розширило коло розв'язуваних завдань. Доступними стали завдання, які раніше просто не ставилися: розрахунки інженерних споруд, розрахунки руху планет, балістичні розрахунки тощо.

Перша ЕОМ створювалася в 1943 - 1946 pp. у США і називалася ЕНІАК (ENIAC-Electronic Numerical Integrator and Calculator - електронно-числовий інтегратор і обчислювач). Ця машина містила близько 18 тисяч електронних ламп, багато елек­тромеханічних реле, причому щомісяця виходило з ладу близь­ко 2 тисяч ламп. У машини ЕНІАК, а також в інших перших ЕОМ був серйозний недолік -програма, що виконувалася і зберігалася не в пам'яті машини, а набиралася складним способом за допомогою зовнішніх перемичок. У 1945 р. відомий математик і фізик-теоретик фон Нейман сформулював загальні принципи роботи універсальних обчислю­вальних пристроїв.

За фон Нейманом, обчислювальна машина повинна керуватися програ­мою з послідовним виконанням команд, а сама програма — зберігатися в пам'яті машини. Перша подібна ЕОМ була побудована в Англії в 1949 р.

У 1951 році в СРСР була створена «МЗСМ» (малая злектронно-счетная машина). Ці роботи здійснювались в Україні (м. Київ) в Інституті електро­динаміки під керівництвом видатного конструктора обчислювальної техніки С.О. Лебедєва. Можна стверджувати, що «МЗСМ» була першою ЕОМ в континентальній Європі.

ЕОМ постійно вдосконалювалися, завдяки чому до середини 50-х років їх швидкодію вдалося підвищити від кількох сотень до кількох десятків тисяч операцій за секунду. Однак при цьому електронна лампа залишалася най-ненадійнішим елементом ЕОМ. Використання ламп почало гальмувати подаль­ший прогрес обчислювальної техніки.

Згодом на зміну лампам прийшли напівпровідникові прилади. Так завер­шився перший етап розвитку ЕОМ. Обчислювальні машини цього етапу прийнято називати ЕОМ першого покоління.

Характерними рисами ЕОМ першого покоління є застосування електронних ламп у цифрових схемах, великі габарити, а також трудомісткий процес програмування.

Насправді, ЕОМ першого покоління розміщувалися у великих машинних залах, споживали багато електроенергії та вимагали охолодження за допомогою потужних вентиляторів. Програми для цих ЕОМ потрібно було складати у машинних кодах, і це могли робити тільки фахівці, що знали детально пристрій ЕОМ.

Друге покоління

Розробники ЕОМ завжди прямували за прогресом в електронній техніці. Коли в середині 50-х років на зміну електронним лампам прийшли напівпро­відникові прилади, почалося переведення ЕОМ на напівпровідники.

Напівпровідникові прилади (транзистори, діоди) були, по-перше, значно компактнішими, ніж їхні лампові попередники. По-друге, вони мали триваліший термін служби. По-третє, спожи­вання енергії в ЕОМ на напівпровідниках було істотно нижчим.

З упровадженням цифрових елементів на напівпровідникових приладах почалося створення ЕОМ другого покоління.

ЕОМ другого покоління відрізняються застосуван­ням напівпровідникових елементів і використанням алгоритмічних мов програмування.

Завдяки застосуванню більш досконалої елементної бази почали створю­ватися невеликі ЕОМ, сталося розподілення обчислювальних машин на великі, середні й малі.

В Україні першою малою ЕОМ стала машина «Днепр-1», серійне вироб­ництво якої було налагоджено на заводі «Арсенал» (м. Київ). ЕОМ «Днепр-1» передувала унікальній за своєю архітектурою машині «Мир-1», розробленій в 1965 р. в Інституті кібернетики (керівник В.М. Глушков). Машина «Мир-1» та її наступна модифікація «Мир-2» передбачались для інженерних розрахунків, які виконував на ЕОМ сам користувач без допомоги оператора.

У СРСР були розроблені і широко використовувалися також малі ЕОМ «Раздан» і «Наїрі». До середніх ЕОМ належали машини серій «Урал», «М-20» і «Минск». Але рекордною серед вітчизняних машин другого покоління і однією з найкращих у світі була «БЗСМ-6», створена колективом на чолі з академіком CO. Лебедєвим. Ця машина виконувала понад 1 млн. операцій за секунду.

За кордоном найпоширенішими машинами другого покоління були «Елліот» (Англія), «Сіменс» (ФРН), «Стретч» (США).

 

Третє покоління

Чергова зміна поколінь ЕОМ відбулася напри­кінці 60-х років при переході від напівпровід­никових приладів у пристроях ЕОМ до інтегральних схем. Інтегральна схема (мікросхема) - це невелика пластинка кристалу кремнію, на якій розміщуються сотні і тисячі елементів: діодів, транзисторів, кон­денсаторів, резисторів тощо.

Застосування інтегральних схем надало можливість збільшити кількість електронних елементів в ЕОМ без зміни їхніх реальних розмірів. Швидкодія ЕОМ зросла до 10 мільйонів операцій за секунду. Крім того, складати програми для ЕОМ стало під силу простим користувачам, а не тільки фахівцям у галузі електроніки.

Характерними рисами ЕОМ третього покоління є застосування інтегральних схем і можливість використання розвинутих мов про­грамування (мов високого рівня).

У третьому поколінні з'явилися великі серії ЕОМ, що розрізняються за своєю продуктивністю і призначенням. Це родина великих і середніх машин IBM 360/370, розроблених у США. У Радянському Союзі й у країнах РЕВ були створені аналогічні серії машин: ЄС ЕОМ (Єдина Система ЕОМ, маши­ни великі і середні), CM ЕОМ (Система Малих ЕОМ) і «Електроніка» (система мікро-ЕОМ).

 

Четверте покоління

У процесі вдосконалення мікросхем збільшувалася їхня надійність і щіль­ність розміщених в них елементів. З'явилися великі інтегральні схеми (ВІС), у яких на один квадратний сантиметр припадає декілька десятків тисяч елементів. На основі ВІС були розроблені ЕОМ наступного   четвертого покоління.

Завдяки ВІС на одному невеличкому кристалі кремнію стало можливим розмістити таку велику електронну схему, як процесор ЕОМ (про процесори йтиметься пізніше). Однокристальні процесори згодом почали називати мікро­процесорами. Перший мікропроцесор був створений компанією Intel (США) у 1971 р. Це був 4-розрядний Intel 4004, що містив 2250 транзисторів і виконував 60 тис. операцій за секунду.

Мікропроцесори стали основою міні-ЕОМ, а потім і персональних комп'юте­рів, тобто ЕОМ, орієнтованих на одного користувача. Почалася епоха пер­сональних комп'ютерів (ПК), що триває і досі. Однак четверте покоління ЕОМ - це не тільки покоління ПК. Крім персональних комп'ютерів, існують й інші, значно потужніші комп'ютерні системи.

ЕОМ четвертого покоління характеризуються застосуванням мікропроцесорів, побудованих на великих інтегральних схемах.

Вплив персональних комп'ютерів на уявлення людей про обчислювальну техніку виявився настільки великим, що поступово з ужитку зник термін «ЕОМ», а його місце зайняло слово «комп'ютер».

П'яте покоління

Починаючи із середини 90-х років, у потужних комп'ютерах застосовуються супермасштабні ВІС, які вміщують сотні тисяч елементів на квадратний сан­тиметр. Багато фахівців почали говорити про комп'ютери п'ятого покоління.

Характерною рисою комп'ютерів п'ятого покоління повинно бути використання штучного інтелекту і природних мов спілкування.

Передбачається, що обчислювальні машини п'ятого покоління будуть легко-керованими. Користувач зможе голосом подавати команди машині.