Вступ

1. Перше покоління ЕОМ 1950-1960-ті роки

2. Друге покоління ЕОМ: 1960-1970-ті роки

3. Третє покоління ЕОМ: 1970-1980-ті роки

4. Четверте покоління ЕОМ: 1980-1990-ті роки

5. П'яте покоління ЕОМ: 1990-теперішній час

Висновок

Вступ

Починаючи з 1950 року, кожні 7-10 років кардинально оновлювалися конструктивно-технологічні та програмно-алгоритмічні принципи побудови та використання ЕОМ. У зв'язку з цим правомірно говорити про покоління обчислювальних машин. Умовно кожному поколінню можна відвести десять років.

ЕОМ пройшли великий еволюційний шлях у сенсі елементної бази (від ламп до мікропроцесорів) а також у сенсі появи нових можливостей, розширення сфери застосування та характеру їх використання.

Розподіл ЕОМ на покоління - дуже умовна, нестрога класифікація обчислювальних систем за рівнем розвитку апаратних та програмних засобів, і навіть методів спілкування з ЕОМ.

До першого покоління ЕОМ ставляться машини, створені межі 50-х: у схемах використовувалися електронні лампи. Команд було мало, управління – простим, а показники обсягу оперативної пам'яті та швидкодії – низькими. Швидкодія близько 10-20 тисяч операцій на секунду. Для введення та виведення використовувалися друкувальні пристрої, магнітні стрічки, перфокарти та перфострічки.

До другого покоління ЕОМ належать машини, які були сконструйовані в 1955-65 гг. Вони використовувалися як електронні лампи, і транзистори. Оперативна пам'ять була побудована на магнітних осердях. У цей час з'явилися магнітні барабани та перші магнітні диски. З'явилися так звані мови високого рівня, засоби яких допускають опис всієї послідовності обчислень у наочному вигляді, що легко сприймається. З'явився великий набір бібліотечних програм на вирішення різних математичних завдань. Машинам другого покоління була властива програмна несумісність, яка ускладнювала організацію великих інформаційних систем, у середині 60-х років намітився перехід до створення ЕОМ, програмно сумісних і побудованих мікроелектронної технологічної базі.

Третє покоління ЕОМ. Це машини, створювані після 1960-х років, які мають єдиної архітектурою, тобто. програмно сумісних. З'явилися можливості мультипрограмування, тобто. одночасного виконання кількох програм. У ЕОМ третього покоління застосовувалися інтегральні схеми.

Четверте покоління ЕОМ. Це нинішнє покоління ЕОМ, розроблених після 1970 р. Машини 4го покоління проектувалися у розрахунку ефективне використання сучасних високорівневих мов і спрощення процесу програмування кінцевого пользователя.

В апаратурному відношенні для них характерне використання великих інтегральних схем як елементної бази та наявність швидкодіючих пристроїв з довільною вибіркою, об'ємом кілька Мбайт.

Машини 4-го покоління- багатопроцесорні, багатомашинні комплекси, що працюють на зовніш. пам'ять та загальне поле зовніш. пристроїв. Швидкодія досягає десятків мільйонів операцій на сік, пам'ять - кількох млн. слів.

Перехід до п'ятого покоління ЕОМ уже розпочався. Він полягає у якісному переході від обробки даних до обробки знань та у підвищенні основних параметрів ЕОМ. Основний акцент буде зроблено на «інтелектуальність».

На сьогоднішній день реальний «інтелект», що демонструється найскладнішими нейронними мережами, знаходиться нижче рівня дощового черв'яка, проте, як би не були обмежені можливості нейронних мереж сьогодні, безліч революційних відкриттів можуть бути не за горами.

1. Перше покоління ЕОМ 1950-1960-ті роки

Логічні схеми створювалися на дискретних радіодеталях та електронних вакуумних лампах з ниткою розжарення. В оперативних пристроїв використовувалися магнітні барабани, акустичні ультразвукові ртутні та електромагнітні лінії затримки, електронно-променеві трубки (ЕЛТ). В якості зовнішніх пристроїв застосовувалися накопичувачі на магнітних стрічках, перфокартах, перфострічках і штекерні комутатори.

Програмування роботи ЕОМ цього покоління виконувалося в двійковій системі числення машинною мовою, тобто програми були жорстко орієнтовані на конкретну модель машини і «вмирали» разом із цими моделями.

У середині 1950-х років з'явилися машинно-орієнтовані мови типу мов символічного кодування (ЯСК), що дозволяли замість двійкового запису команд та адрес використати їх скорочений словесний (літерний) запис та десяткові числа. У 1956 році була створена перша мова програмування високого рівня для математичних завдань – мова Фортран, а у 1958 році – універсальна мова програмування Алгол.

ЕОМ, починаючи від UNIVAC і закінчуючи БЭСМ-2 та першими моделями ЕОМ «Мінськ» та «Урал», відносяться до першого покоління обчислювальних машин.

2. Друге покоління ЕОМ: 1960-1970-ті роки

Логічні схеми будувалися на дискретних напівпровідникових та магнітних елементах (діоди, біполярні транзистори, тороїдальні феритові мікротрансформатори). Як конструктивно-технологічну основу використовувалися схеми з друкованим монтажем (плати з фольгованого гетинаксу). Широко став використовуватися блоковий принцип конструювання машин, який дозволяє підключати до основних пристроїв велику кількість різноманітних зовнішніх пристроїв, що забезпечує більшу гнучкість використання комп'ютерів. Тактові частоти роботи електронних схем підвищилися до сотень кілогерців.

Стали застосовуватися зовнішні накопичувачі на жорстких магнітних дисках1 і флоппи-дисках - проміжний рівень пам'яті між накопичувачами на магнітних стрічках і оперативної пам'яттю.

У 1964 році з'явився перший монітор для комп'ютерів - IBM 2250. Це був монохромний дисплей з екраном 12 х 12 дюймів та роздільною здатністю 1024 х 1024 пікселів. Він мав частоту кадрової розгортки 40 Гц.

Створювані з урахуванням комп'ютерів системи управління зажадали від ЕОМ вищої продуктивності, а головне - надійності. У комп'ютерах стали широко використовуватися коди з виявленням та виправленням помилок, вбудовані схеми контролю.

У машинах другого покоління було вперше реалізовано режими пакетної обробки та телеобробки інформації.

Першою ЕОМ, у якій частково використовувалися напівпровідникові прилади замість електронних ламп, була машина SEAC (Standarts Eastern Automatic Computer), створена 1951 року.

На початку 60-х напівпровідникові машини стали вироблятися й у СРСР.

3. Третє покоління ЕОМ: 1970-1980-ті роки

В 1958 Роберт Нойс винайшов малу кремнієву інтегральну схему, в якій на невеликій площі можна було розміщувати десятки транзисторів. Ці схеми пізніше стали називатися схемами з мінімальним ступенем інтеграції (Small Scale Integrated circuits - SSI). А вже наприкінці 60-х інтегральні схеми стали застосовуватися в комп'ютерах.

Логічні схеми ЕОМ 3-го покоління повністю будувалися на малих інтегральних схемах. Тактові частоти роботи електронних схем збільшилися до одиниць мегагерц. Знизилася напруга живлення (одиниці вольт) і споживана машиною потужність. Істотно підвищилися надійність та швидкодія ЕОМ.

В оперативних запам'ятовуючих пристроях використовувалися мініатюрніші феритові сердечники, феритові пластини та магнітні плівки з прямокутною петлею гістерезису. В якості зовнішніх пристроїв широко стали використовуватися дискові накопичувачі.

З'явилися ще два рівні запам'ятовуючих пристроїв: надоперативні пристрої на тригерних регістрах, що мають величезну швидкодію, але невелику ємність (десятки чисел), і швидкодіюча кеш-пам'ять.

Починаючи з широкого використання інтегральних схем у комп'ютерах, технологічний прогрес у обчислювальних машинах можна спостерігати, використовуючи широко відомий закон Мура. Один із засновників компанії Intel Гордон Мур у 1965 році відкрив закон, згідно з яким кількість транзисторів в одній мікросхемі подвоюється через кожні 1,5 роки.

Зважаючи на суттєве ускладнення як апаратної, так і логічної структури ЕОМ 3-го покоління часто стали називати системами.

Так, першими ЕОМ цього покоління стали моделі систем IBM (ряд моделей IBM 360) та PDP (PDP 1). У Радянському Союзі у співдружності з країнами Ради Економічної Взаємодопомоги (Польща, Угорщина, Болгарія, НДР та ін.) стали випускатися моделі єдиної системи (ЄС) та системи малих (СМ) ЕОМ.

У обчислювальних машинах третього покоління значну увагу приділяється зменшенню трудомісткості програмування, ефективності виконання програм у машинах та покращенню спілкування оператора з машиною. Це забезпечується потужними операційними системами, розвиненою системою автоматизації програмування, ефективними системами переривання програм, режимами роботи з поділом машинного часу, режимами роботи у реальному часі, мультипрограмними режимами роботи та новими інтерактивними режимами спілкування. З'явився і ефективний відеотермінальний пристрій для спілкування оператора з машиною - відеомонітор, або дисплей.

Велику увагу приділено підвищенню надійності та достовірності функціонування ЕОМ та полегшенню їх технічного обслуговування. Достовірність та надійність забезпечуються повсюдним використанням кодів з автоматичним виявленням та виправленням помилок (корегуючі коди Хеммін-га та циклічні коди).

Модульна організація обчислювальних машин та модульна побудова їх операційних систем створили широкі можливості для зміни конфігурації обчислювальних систем. У зв'язку з цим виникло нове поняття «архітектура» обчислювальної системи, що визначає логічну організацію цієї системи з погляду користувача та програміста.

4. Четверте покоління ЕОМ: 1980-1990-ті роки

Революційною подією у розвитку комп'ютерних технологій третього покоління машин було створення великих і надвеликих інтегральних схем (Large Scale Integration – LSI та Very Large Scale Integration – VLSI), мікропроцесора (1969 р.) та персонального комп'ютера. Починаючи з 1980 року майже всі ЕОМ почали створюватися з урахуванням мікропроцесорів. Найпопулярнішим комп'ютером став персональний.

Логічні інтегральні схеми в комп'ютерах стали створюватися на основі уніполярних польових CMOS-транзисторів з безпосередніми зв'язками, що працюють з меншими амплітудами електричних напруг (одиниці вольт), що споживають менше потужності, ніж біполярні, і тим самим дозволяють реалізувати більш прогрес. одиниць мікрон).

Перший персональний комп'ютер створили в квітні 1976 два друга, Стів Джобе (1955 р. н.) - співробітник фірми Atari, і Стефан Возняк (1950 р. н.), який працював на фірмі Hewlett-Packard. На базі інтегрального 8-бітного контролера жорстко запаяної схеми популярної електронної гри, працюючи вечорами в автомобільному гаражі, вони зробили простенький програмований мовою Бейсік ігровий комп'ютер Apple, що мав шалений успіх. На початку 1977 року було зареєстровано Apple Сотр., і розпочалося виробництво першого у світі персонального комп'ютера Apple.

5. П'яте покоління ЕОМ: 1990-теперішній час

Особливості архітектури сучасного покоління комп'ютерів докладно розглядаються у цьому курсі.

Коротко основну концепцію ЕОМ п'ятого покоління можна сформулювати так:

1. Комп'ютери на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторною структурою, які одночасно виконують десятки послідовних інструкцій програми.

2. Комп'ютери з багатьма сотнями паралельно працюючих процесорів, дозволяють будувати системи обробки даних та знань, ефективні мережеві комп'ютерні системи.

Шосте та наступні покоління ЕОМ

Електронні та оптоелектронні комп'ютери з масовим паралелізмом, нейронною структурою, з розподіленою мережею великої кількості (десятки тисяч) мікропроцесорів, що моделюють архітектуру нейронних біологічних систем.

Висновок

Усі етапи розвитку ЕОМ прийнято умовно ділити покоління.

Перше покоління створювалося на основі вакуумних електроламп, машина управлялася з пульта та перфокарт з використанням машинних кодів. Ці ЕОМ розміщувалися у кількох великих металевих шафах, які займали цілі зали.

Втричі покоління з'явилося у 60-ті роки 20 століття. Елементи ЕОМ виконували з урахуванням напівпровідникових транзисторів. Ці машини обробляли інформацію під управлінням програм мовою Асемблер. Введення даних та програм здійснювалося з перфокарт та перфострічок.

Третє покоління виконувалося на мікросхемах, що містили на одній платівці сотні чи тисячі транзисторів. Приклад машини третього покоління – ЄС ЕОМ. Управління роботою цих машин походило з алфавітно-цифрових терміналів. Для управління використовувалися мови високого рівня та Асемблер. Дані та програми вводилися як з терміналу, так і з перфокарт та перфострічок.

Четверте покоління було створено з урахуванням великих інтегральних схем (ВІС). Найбільш яскраві представники четвертого покоління ЕОМ – персональні комп'ютери (ПК). Персональною називається універсальна однокористувацька мікроЕОМ. Зв'язок з користувачем здійснювався за допомогою кольорового графічного дисплея з мов високого рівня.

П'яте покоління створено на основі надвеликих інтегральних схем (НВІС), які відрізняються колосальною щільністю розміщення логічних елементів на кристалі.

Передбачається, що в майбутньому широко пошириться введення інформації в ЕОМ з голосу, спілкування з машиною природною мовою, машинний зір, машинний дотик, створення інтелектуальних роботів та робототехнічних пристроїв.

Таблиця - Основні характеристики ЕОМ різних поколінь

Протягом 50 років виникло, змінюючи одне одного, кілька поколінь ЕОМ. Бурхливий розвиток ВТ у всьому світі визначається лише за рахунок передових елементної бази та архітектурних рішень.
Оскільки ЕОМ є систему, що з технічних і програмних засобів, під поколінням природно розуміти моделі ЕОМ, характеризуються однаковими технологічними і програмними рішеннями (елементна база, логічна архітектура, програмне забезпечення). Тим часом, у ряді випадків виявляється дуже складним провести класифікацію ВТ по поколінням, бо межа між ними від покоління до покоління стає дедалі розмитою.
Перше покоління.
Елементна база - електронні лампи та реле; оперативна пам'ять виконувалася на тригерах, пізніше на феритових сердечниках. Надійність - невисока, була потрібна система охолодження; ЕОМ мали значні габарити. Швидкодія - 5 - 30 тис. арифметичних оп/с; Програмування - в кодах ЕОМ (машинний код), пізніше з'явилися автокоди та асемблери. Програмування займалося вузьке коло математиків, фізиків, інженерів - електронників. ЕОМ першого покоління використовувалися переважно для науково-технічних розрахунків.

Друге покоління.
Напівпровідникова елементна база. Значно підвищується надійність та продуктивність, знижуються габарити та споживана потужність. Розвиток засобів введення/виведення, зовнішньої пам'яті. Ряд прогресивних архітектурних рішень та подальший розвиток технології програмування – режим поділу часу та режим мультипрограмування (суміщення роботи центрального процесора з обробки даних та каналів вводу/виводу, а також розпаралелювання операцій вибірки команд та даних з пам'яті)
У рамках другого покоління чітко почала проявлятися диференціація ЕОМ на малі, середні та великі. Істотно розширилася сфера застосування ЕОМ вирішення завдань - планово - економічних, управління виробничими процесами та інших.
Створюються автоматизовані системи управління (АСУ) підприємствами, цілими галузями та технологічними процесами (АСУТП). Кінець 50-х років характеризується появою цілого ряду проблемно-орієнтованих мов програмування високого рівня (ЯВУ): FORTRAN, ALGOL-60 та ін. роботи ЕОМ, плануванням її ресурсів, які заклали концепції операційних систем наступного покоління.

Третє покоління.
Елементна база на інтегральних схемах (ІВ). З'являються серії моделей ЕОМ програмно сумісних знизу вгору і які зростають від моделі до моделі можливостями. Ускладнилася логічна архітектура ЕОМ та їх периферійне обладнання, що суттєво розширило функціональні та обчислювальні можливості. Частиною ЕОМ стають операційні системи (ОС). Багато завдань управління пам'яттю, пристроями вводу/виводу та іншими ресурсами стали брати він ОС чи безпосередньо апаратна частина ЕОМ. Потужним стає програмне забезпечення: виникають системи управління базами даних (СУБД), системи автоматизування проектних робіт (САПРи) різного призначення, удосконалюються АСУ, АСУТП. Велика увага приділяється створенню пакетів прикладних програм (ППП) різного призначення.
Розвиваються мови та системи програмування Приклади: - серія моделей IBM/360, США, серійний випуск - з 1964; -ЄС ЕОМ, СРСР та країни РЕВ з 1972р.
Четверте покоління.
Елементною базою стають великі (ВІС) та надвеликі (СВІС) інтегральні схеми. ЕОМ проектувалися вже на ефективне використання програмного забезпечення (наприклад, UNIX-подібні ЕОМ, що найкраще занурюються в програмне UNIX-середовище; Prolog-машини, орієнтовані на завдання штучного інтелекту); сучасних ЯВУ. Отримує потужний розвиток телекомунікаційна обробка інформації за рахунок підвищення якості каналів зв'язку, які використовують супутниковий зв'язок. Створюються національні та транснаціональні інформаційно-обчислювальні мережі, які дозволяють говорити про початок комп'ютеризації людського суспільства загалом.
Подальша інтелектуалізація ВТ визначається створенням найрозвиненіших інтерфейсів " людина-ЕОМ " , баз знань, експертних систем, систем паралельного програмування та інших.
Елементна база дозволила досягти великих успіхів у мінітюаризації, підвищенні надійності та продуктивності ЕОМ. З'явилися мікро-і міні-ЕОМ, що перевершують за можливостями середні та великі ЕОМ попереднього покоління за значно меншої вартості. Технологія виробництва процесорів з урахуванням НВІС прискорила темпи випуску ЕОМ і дозволила впровадити комп'ютери у широкі маси суспільства. З появою універсального процесора однією кристалі (мікропроцесор Intel-4004,1971г) почалася ера ПК.
Першим ПК вважатимуться Altair-8800, створеним з урахуванням Intel-8080, в 1974г. Е. Робертсом. П.Аллен та У.Гейтс створили транслятор із популярної мови Basic, істотно збільшивши інтелектуальність першого ПК (згодом заснували знамениту компанію Microsoft Inc). Особа 4-го покоління значною мірою визначається і створенням супер-ЕОМ, що характеризуються високою продуктивністю (середня швидкодія 50 - 130 мегафлопс. . Супер-ЕОМ використовуються при розв'язанні задач математичної фізики, космології та астрономії, моделюванні складних систем та ін. -ЕОМ можна назвати машини серії Ельбрус, обчислювальні системи пс-2000 і ПС-3000, що містять до 64 процесорів, керованих загальним потоком команд, швидкодія на ряді завдань досягала близько 200 мегафлопс. Разом з тим, враховуючи складність розробки та реалізації проектів сучасних супер-ЕОМ, що вимагають інтенсивних фундаментальних досліджень у галузі обчислювальних наук, електронних технологій, високої культури виробництва, серйозних фінансових витрат, є досить малоймовірним створення в найближчому майбутньому вітчизняних супер-ЕОМ, за основними характеристиками не поступається кращим зарубіжним моделям.
Слід зазначити, під час переходу на ІС-технологію виробництва ЕОМ визначальний акцент поколінь дедалі більше зміщується з елементної бази інші показники: логічна архітектура, програмне забезпечення, інтерфейс з користувачем, сфери застосування тощо.
П'яте покоління.

Третє покоління ЕОМ

Бурхлива авіація, космічна техніка та інші галузі науки і техніки вимагали мініатюрних, надійних і швидких обчислювальних пристроїв. Тому подальший розвиток електронної обчислювальної техніки вимагав розробки нової технології, і така технологія не забарилася. Новий прорив у продуктивності, надійності та мініатюризації дозволила зробити технологія інтегральних схем, що ознаменувала собою перехід на третє покоління ЕОМ, створюваних з 1964 по 1974 р.р.

Використання інтегральних схем дозволило отримати низку переваг:

1. Збільшилася надійність ЕОМ. Надійність інтегральних схем – набагато вище надійності аналогічних схем на дискретних компонентах. Підвищення надійності, в першу чергу, обумовлено зменшенням міжсхемних з'єднань, що є однією з найслабших ланкою в конструкції ЕОМ. Підвищення надійності, своєю чергою, призвело до значного зниження вартості експлуатації ЕОМ.

2. За рахунок підвищення густини упаковки електронних схем, зменшився час передачі сигналу по провідникам і, як наслідок, збільшилася швидкодія ЕОМ.

3. Виробництво інтегральних схем добре піддається автоматизації, що з серійному виробництві різко зменшує собівартість виробництва та сприяє популяризації та розширенню області застосування ЕОМ.

4. Висока щільність упаковки електронних схем зменшила на кілька порядків габарити, масу та споживану потужність ЕОМ, що дозволило використовувати їх у недоступних раніше галузях науки і техніки, таких як авіація та космічна техніка.

Незважаючи на явні переваги використання технології інтегральних схем, на практиці їхнє масове застосування в ЕОМ почалося через 12 років, після розробки концепції інтегральної схеми, опублікованої в 1952 Джеффрі Даммером з британського міністерства оборони. Однак Даммер тільки висловив ідею про створення електронних елементів у вигляді єдиного блоку за допомогою напівпровідникових шарів з того самого матеріалу, а як на практиці в єдиному моноліті розмістити кілька елементів він не вказав. В 1956 Даммер намагався втілити в реальність свої ідеї, але розроблені пристрої виявилися непрацездатними.

На практиці реалізувати викладені ідеї вдалося Джеку Кілбі з фірми Texas Instruments та Роберту Нойсу з невеликої компанії Fairchild Semiconductor.

У травні 1958 року Джек Кілбі влаштувався працювати у Texas Instruments, де він почав займатися розробкою транзисторів, конденсаторів і резисторів (до цього він працював у Centralab і займався виробництвом слухових апаратів з урахуванням транзисторів). Якось команда, в якій працював Джек Кілбі, отримала завдання опрацювати варіанти створення альтернативних мікромодулів. Пропонувалися різні варіанти, і Кілбі, обмірковуючи завдання, дійшов висновку, що компанії найвигідніше виробляти тільки напівпровідникові елементи, і що резистори і конденсатори можна зробити з того ж матеріалу, що й активні елементи, і розмістити їх в єдиному монолітному блоці з того ж матеріалу. Роздумуючи про цю ідею, Джек прикинув топологію схеми мультивібратора. Так 24 липня 1958р. народилася ідея практичної реалізації інтегральної схеми.

Виклавши свої ідеї начальству, Джек отримав завдання створити дослідний зразок для доказу спроможності своїх розрахунків. Тоді було побудовано схему тригера з дискретних германієвих елементів. 28 серпня 1958 року Джек Кілбі продемонстрував макет Віллісу Едкоку.

Після схвалення начальства Кілбі приступив до створення справжньої монолітної інтегральної мікросхеми – генератора з фазовим зсувом.

Паралельно з Джеком Кілбі розробкою інтегральної мікросхеми займався Роберт Нойс. Роберту вкрай подобалася технологія виробництва дискретних елементів. Він говорив, що досить безглуздим виглядає трудомісткий процес нарізання пластини кремнію на окремі елементи, а потім з'єднання їх в єдину схему. Нойс запропонував ізолювати окремі транзистори в кристалі один від одного назад зміщеними p-n-переходами, а поверхню покривати оксидом, що ізолює. Контакт між окремими елементами здійснювався через витрачені в ізолюючому оксиді за спеціальним шаблоном ділянки на поверхні мікросхеми. Ці ділянки поєднувалися між собою тонкими лініями з алюмінію.

Кілбі створив свою мікросхему і подав заявку на патент трохи раніше за Нойса, проте, технологія Нойса була більш продуманою та зручною, і документи на заявку підготовлені ретельніше. У результаті патент на винахід Нойс отримав раніше - у квітні 1961 року, а Кілбі - тільки в червні 1964 року.

Численні судові розгляди і війна за право вважатися винахідником технології закінчилися миром. Зрештою, Апеляційний Суд підтвердив претензії Нойса на першість у технології, але ухвалив вважати Кілбі творцем першої працюючої мікросхеми.

Серійний випуск інтегральних схем був налагоджений в 1961 році, тоді ж була створена фірмою "Texas Instruments" на замовлення ВПС США перша експериментальна ЕОМ на інтегральних схемах. Розробка велася 9 місяців і було завершено 1961г. ЕОМ мала всього 15 команд, була одноадресною, тактова частота була 100 КГц, ємність пристрою - всього 30 чисел, для представлення чисел використовувалося 11 двійкових розрядів, споживана потужність становила всього 16Вт, вага - 585гр, об'єм - 100 кубічних сантиметрів.

Перші інтегральні схеми були малої щільності, але з часом технологія їхнього виробництва налагоджувалась, щільність зростала. В ЕОМ третього покоління використовувалися інтегральні схеми малої та середньої густини, що дозволяють в одному кристалі об'єднувати сотні елементів. Такі мікросхеми могли використовуватися як окремі операційні схеми – регістри, дешифратори, лічильники тощо.

Поява інтегральних схем дозволило вдосконалити структурну схему ЕОМ другого покоління. Так сильно пов'язані пристрої управління (УУ) та арифметико-логічний пристрій (АЛУ) були об'єднані в єдиний блок, який став називатися процесором. Причому, у процесорі могло бути кілька арифметико-логічних пристроїв, кожне з яких виконувало свою функцію, наприклад, одне АЛУ було орієнтоване на роботу з цілими числами, інше – з числами з точкою, що плаває, а третє – з адресами. Також могло бути кілька пристроїв управління, один - центральний, і кілька - периферійних, що використовуються для управління окремими блоками ЕОМ.

Часто ЕОМ складалися з кількох процесорів, що дозволяло максимально повно використовувати перспективи, що відкрилися, в паралельному вирішенні завдань.

У ЕОМ третього покоління чітко виділяється ієрархія пам'яті. ОЗУ ділиться на незалежні блоки із власними системами управління, які працюють паралельно. Структура оперативної пам'яті поділяється на сторінки та сегменти. Розвивається і внутрішня пам'ять процесора – створюються передумови для введення кешування пам'яті.

Зовнішні пристрої (ВЗП) підключаються через спеціальний контролер селекторного каналу (КCК). Їх ємність та швидкість значно зростають. Так у червні 1973 року як зовнішній накопичувач був випущений жорсткий диск IBM 3340.

Накопичувач був герметичним – це захищало робочі поверхні дисків від пилу та бруду, що дозволяло розміщувати головки дуже близько до магнітної поверхні диска. Вперше, був застосований принцип аеродинамічної магнітної головки, яка буквально парила над поверхнею, що обертається жорсткого диска під дією аеродинамічної сили.

Все це дозволило значно збільшити густину запису (до 1.7 Мбіт на квадратний дюйм) і збільшити ємність до 30 Мбайт (на незмінному носії). Також у накопичувача був змінний носій ємністю 30 Мбайт.

Поряд із удосконаленням логічних пристроїв та пам'яті, повним ходом йшла модернізація пристроїв введення-виведення. Швидкодія нових ЕОМ вимагала більш швидкої та надійної системи введення-виведення даних, ніж пристрої читання перфокарт та телетайпи. На зміну їм прийшли клавіатури, панелі графічного введення, дисплеї зі світловим олівцем, плазмові панелі, растрові графічні системи та інші пристрої.

Велика різноманітність периферійних пристроїв, їхня порівняно велика швидкодія, необхідність відокремити операції введення-виведення від обчислювального процесу призвело до створення спеціалізованого контролера мультиплексного каналу (КМК), що дозволив процесорам працювати паралельно з введенням-виведенням даних.

Узагальнена структурна схема ЕОМ третього покоління, що ілюструє сказане вище, зображена на схемі нижче.

На схемі:

УВВ - пристрій введення-виведення;
ОЗУ - одне або кілька оперативних пристроїв, що запам'ятовують;
АЛУ – один або кілька арифметико-логічних пристроїв;
УУ - один або кілька пристроїв керування;
МК – контролер мультиплексного каналу (каналу для підключення повільних пристроїв);
СК – контролер селекторного каналу (каналу для підключення високошвидкісних пристроїв);
ВЗП - зовнішнє запам'ятовуючий пристрій.

Використання інтегральних технологій значно знизило вартість ЕОМ, що призвело до підвищення попиту. Багато організацій придбали ЕОМ та успішно їх експлуатували. Важливим чинником стає прагнення стандартизації та випуску цілих серій ЕОМ програмно сумісних знизу нагору.

Виникає величезна потреба у прикладних програмних продуктах, оскільки ринок програмного забезпечення ще розвинений, і знайти готове, надійне і дешеве програмне забезпечення практично неможливо, виникає гігантський зростання популярності програмування і попиту грамотних розробників програмних продуктів. Кожне підприємство прагне організувати свій штат програмістів, виникає спеціалізовані колективи, які займаються розробкою програмного забезпечення і прагнуть зайняти шматочок ще неосвоєної ніші на арені комп'ютерної технології, що швидко зростає.

Ринок програмного забезпечення швидко розвивається, створюються пакети програм для вирішення типових завдань, проблемно-орієнтовані програмні мови та цілі програмні комплекси для управління роботою ЕОМ, які згодом отримають назву – операційні системи.

Перші операційні системи почали з'являтися ще за часів ЕОМ другого покоління. Так у 1957 році компанією Bell Labs було розроблено операційну систему BESYS (Bell Operating System). А в 1962 році була розроблена компанією General Electric операційна система GCOS (General Comprehensive Operating System), орієнтована на Мейнфреймах. Але це були лише передумови до створення, по-справжньому, популярних і затребуваних операційних систем. До кінця 1960-х років вже було створено цілу низку операційних систем, що реалізує безліч необхідних функцій з управління ЕОМ. Усього експлуатувалося понад сотню різних ОС.

Серед найбільш розвинених операційних систем:

OS/360, Розроблена фірмою IBM в 1964 році для управління мейнфреймами;

MULTICS- Одна з перших операційних систем з поділом часу виконання програм;

UNIX, Розроблена в 1969 році і, згодом, розрослася до цілого сімейства операційних систем, багато з яких є одними з найпопулярніших на сьогоднішній день.

Використання операційних систем спростило роботу з ЕОМ та сприяло популяризації електронної обчислювальної техніки.

На тлі значного зростання інтересу до електронної обчислювальної техніки у США, Європі, Японії та інших країнах, у СРСР спостерігається спад прогресу у цій галузі науки. Так було в 1969 року Радянський Союз уклав угоду співробітництво у створенні Єдиної системи ЕОМ, зразок якої було взято одне з кращих на той час ЕОМ – IBM360. Орієнтація СРСР зарубіжні досягнення надалі призвела до значного відставання у сфері обчислювальної техніки.

Серед ЕОМ третього покоління найбільш значущими розробками були:

IBM System - 360- ціле сімейство ЕОМ, випуск якого розпочався з 1964 року. Всі моделі сімейства мали єдину систему команд і відрізнялися один від одного обсягом оперативної пам'яті та продуктивністю, і були універсальними, здатними вирішувати як складні логічні завдання, так і бути корисними в економічних розрахунках. Універсальність ЕОМ відбито й у назві. 360 означає 360 градусів, тобто. її можливість працювати у будь-якому з напрямків. Витрати на розробку System-360 становили близько 5 млрд. доларів США, що вдвічі перевищувало витрати США під час Другої світової війни на Манхеттенський проект, метою якого було створення атомної бомби. Проект зі створення IBM 360 поступався за вартістю лише програмі «Аполлон». Архітектура IBM 360 виявилася надзвичайно вдалою і багато в чому визначила напрямок розвитку обчислювальної техніки;

PDP8- Міні-ЕОМ, розроблена 22 березня 1965 року фірмою Digital Equipment Corporation (DEC). Термін "міні" - відносний. Ця ЕОМ була розміром приблизно з холодильник, але, порівняно коїться з іншими представниками електронних обчислювальних машин, розмір її справді мініатюрним. Цей проект був комерційно дуже вигідним. Усього було продано близько 50 000 екземплярів цієї машини. Система PDP-8 мала безліч аналогічних рішень – клонів по всьому світу. Так було розроблено кілька аналогів цієї ЕОМ: Електроніка-100, Саратов-2 та інших.;

Наїрі 3- Одна з перших самостійно розроблених в СРСР ЕОМ третього покоління. Ця технологія побачила світ у 1970 році в Єреванському науково-дослідному інституті математичних машин. У ній використовувалася спрощена машинна мова, покликана полегшити програмування. Також була можливість вводити деякі завдання математичною мовою;

ЄС ЕОМ- єдина система електронних обчислювальних машин, за основу якої була взята вдала архітектура IBM System-360, що добре себе зарекомендувала. Перші машини цієї серії було створено СРСР 1971 року. Продуктивність перших зразків була від 2 750 операцій на секунду (ЄС-1010) до 350 000 операцій на секунду (ЄС-1040). Згодом, продуктивність вдалося підняти до кількох десятків мільйонів операцій на секунду, але практично всі ці розробки були зупинені в 1990-х роках після розпаду СРСР;

ILLIAC 4- Одна з найбільш продуктивних обчислювальних машин третього покоління. ILLIAC 4 була створена в 1972 році в Іллінойському університеті і мала конвеєрну архітектуру, що складається з 64 процесорів. ЕОМ призначалася на вирішення системи рівнянь у приватних похідних і мала швидкодією, близько 200 млн. операцій на секунду.

Цей список можна продовжувати і далі, але й так ясно, що ЕОМ вже міцно і довго увійшли в наше життя, і їх подальший розвиток і вдосконалення вже не зупинити. З розвитком технології виробництва інтегральних схем густина компонування елементів поступово збільшувалася. Стали з'являтися понад великі інтегральні схеми, і ЕОМ третього покоління, що будуються на інтегральних схемах малої та середньої щільності, поступово почали витіснятися ЕОМ четвертого покоління на великих та понад великих інтегральних схемах.

Список використаної літератури

1. Історія розвитку обчислювальної техніки. Ланіна Е.П. ІрДТУ, Іркутськ – 2001 р.

2. Розвиток обчислювальної техніки. Апокін І.А. М., "Наука", 1974 р.

3. Технарський погляд.

4. Методологія.

6. Від абака до комп'ютера. Р. С. Гутер. Видавництво "Знання", Москва 1981.

Після створення в 1949 р. в Англії моделі EDSAC було дано потужний імпульс розвитку універсальних ЕОМ, що стимулював появу у низці країн моделей ЕОМ, що склали перше покоління. Протягом понад 40 років розвитку обчислювальної техніки (ВТ) виникло, змінюючи одне одного, кілька поколінь ЕОМ.

ЕОМ першого покоління як елементну базу використовували електронні лампи та реле; оперативна пам'ять виконувалася на тригерах, пізніше на феритових сердечниках; швидкодія була, як правило, у межах 5-30 тис. арифметичних оп/с; вони відрізнялися невисокою надійністю, вимагали систем охолодження та мали значні габарити. Процес програмування вимагав значного мистецтва, гарного знання архітектури ЕОМ та її програмних можливостей. Спочатку даного етапу використовувалося програмування в кодах ЕОМ (машинний код), потім з'явилися автокоди і асемблери. Як правило, ЕОМ першого покоління використовувалися для науково-технічних розрахунків, а процес програмування більше нагадував мистецтво, яким займався дуже вузьке коло математиків, інженерів-електриків і фізиків.

ЕОМ EDSAC, 1949

ЕОМ 2-го покоління

Створення США 1 липня 1948 р. першого транзистора не віщувало нового етапу у розвитку ВТ і асоціювалося, передусім, з радіотехнікою. Спочатку це був швидше досвідчений зразок нового електронного приладу, що вимагає серйозного дослідження та доопрацювання. І вже 1951 р. Вільям Шоклі продемонстрував перший надійний транзистор. Однак вартість їх була досить велика (до 8 доларів за штуку), і тільки після розробки кремнієвої технології ціна їх різко знизилася, сприявши прискоренню процесу мініатюризації в електроніці, який захопив ВТ.

Загальноприйнято, що друге покоління починається з ЕОМ RCA-501, що у 1959 р. США і створеної на напівпровідникової елементної базі. Тим часом, ще 1955 р. було створено бортову транзисторну ЕОМ для міжконтинентальної балістичної ракети ATLAS. Нова елементна технологія дозволила різко підвищити надійність ВТ, знизити її габарити та споживану потужність, а також значно підвищити продуктивність. Це дозволило створювати ЕОМ з великими логічними можливостями та продуктивністю, що сприяло поширенню сфери застосування ЕОМ на вирішення завдань планово-економічних, управління виробничими процесами та ін. У рамках другого покоління дедалі чіткіше проявляється диференціація ЕОМ на малі, середні та великі. Кінець 50-х років характеризується початком етапу автоматизації програмування, що призвело до появи мов програмування Fortran (1957), Algol-60 та ін.

ЕОМ 3-го покоління

Третє покоління пов'язують із появою ЕОМ з елементної базою на інтегральних схемах (ІВ). У січні 1959 р. Джеком Кілбі була створена перша ІВ, що є тонкою германієвою платівкою довжиною в 1 см. Для демонстрації можливостей інтегральної технології фірма Texas Instruments створила для ВПС США бортовий комп'ютер, що містить 587 ІС, і об'ємом (40см3) в 150 разів. , ніж в аналогічної ЕОМ старого зразка Але в ІВ Кілбі була низка істотних недоліків, які були усунені з появою того ж року планарних ІВ Роберт Нойса. З цього моменту ІС-технологія розпочала свою тріумфальну ходу, захоплюючи нові розділи сучасної електроніки і, в першу чергу, обчислювальну техніку.

Значно потужнішим стає програмне забезпечення, що забезпечує функціонування ЕОМ у різних режимах експлуатації. Виникають розвинені системи управління базами даних (СУБД), системи автоматизування проектних робіт (САПР); велика увага приділяється створенню пакетів прикладних програм (ППП) різного призначення. Як і раніше з'являються нові та розвиваються існуючі мови та системи програмування.

ЕОМ 4-го покоління

Конструктивно-технологічною основою ВТ 4-го покоління стають великі (ВІС) та надвеликі (НВІС) інтегральні схеми, створені відповідно в 70-80-х рр. Такі ІС містять вже десятки, сотні тисяч та мільйони транзисторів на одному кристалі (чіпі). У цьому БІС-технологія частково використовувалася вже у проектах попереднього покоління (IВМ/360, ЄС ЕОМ ряд-2 та інших.). Найважливіший у концептуальному плані критерій, яким ЕОМ 4-го покоління можна відокремити від ЕОМ 3-го покоління, у тому, що перші проектувалися вже у розрахунку ефективне використання сучасних ЯВУ і спрощення процесу програмування для проблемного програміста. В апаратному відношенні для них характерне широке використання ІС-технології та швидкодіючих пристроїв. Найбільш відомою серією ЕОМ четвертого покоління можна вважати IВМ/370, яка на відміну від не менш відомої серії IВМ/360 3-го покоління, має в своєму розпорядженні більш розвинену систему команд і ширше використання мікропрограмування. У старших моделях 370 серії був реалізований апарат віртуальної пам'яті, що дозволяє створювати для користувача видимість необмежених ресурсів оперативної пам'яті.

Феномен персонального комп'ютера (ПК) походить від створення в 1965 р, першої міні-ЕОМ PDP-8, яка з'явилася в результаті універсалізації спеціалізованого мікропроцесора для управління ядерним реактором. Машина швидко здобула популярність і стала першим масовим комп'ютером цього класу; на початку 70-х років кількість машин перевищила 100 тисяч прим. Подальшим важливим кроком був перехід від міні-до мікро-ЕОМ; цей новий структурний рівень ВТ почав формуватися межі 70-х, коли поява ВІС дала можливість створити універсальний процесор однією кристалі. Перший мікропроцесор Intel-4004 був створений у 1971 р. і містив 2250 елементів, а перший універсальний мікропроцесор Intel-8080, що став стандартом мікрокомп'ютерної технології та створений у 1974 р., містив уже 4500 елементів і став основою для створення перших ПК. У 1979 р. випускається один із найпотужніших і універсальних 16-бітний мікропроцесор Motorolla-68000 з 70 000 елементами, а 1981 р. - перший 32-бітний мікропроцесор Hewlett Packard з 450 тис. елементами.

ПЕОМ Altair-8800

Першим ПК вважатимуться Altair-8800, створений з урахуванням мікропроцесора Intel-8080 1974 р. Едвардом Робертсом. Комп'ютер розсилався поштою, коштував лише 397 доларів і мав змогу розширення периферійними пристроями (всього 256 байт ОЗУ!!!). Для Altair-8800 Пол Аллен та Біл Гейтс створили транслятор із популярної мови Basic, істотно збільшивши інтелектуальність першого ПК (згодом вони заснували знамениту тепер компанію Microsoft Inc). Комплектація ПК кольоровим монітором призвела до створення конкуруючої моделі ПК Z-2; через рік після появи першого ПК Altair-8800 їх у виробництво ПК включилося понад 20 різних компаній та фірм; почала формуватися ПК-індустрія (власне виробництво ПК, їх збут, періодичні та неперіодичні видання, виставки, конференції тощо). А вже в 1977 р. було запущено в серійне виробництво три моделі ПК Apple-2 (фірма Apple Computers), TRS-80 (фірма Tandy Radio Shark) та PET (фірма Commodore), з яких у конкурентній боротьбі спочатку відстає фірма Apple стає незабаром лідером виробництва ПК (її модель Apple-2 мала величезний успіх). До 1980 р. корпорація Apple виходить на Уолл-стріт з найбільшим акціонерним капіталом і річним доходом 117 млн ​​доларів.

Але вже в 1981 р. фірма IBM, щоб уникнути втрати масового ринку, починає випуск своїх широко відомих серій ПК IBM PC/XT/AT і PS/2, що відкрили нову епоху персональної ВТ. Вихід на арену ПК-індустрії гіганта IBM ставить виробництво ПК на промислову основу, що дозволяє вирішити низку важливих для користувача питань (стандартизація, уніфікація, розвинене програмне забезпечення та ін.), яким фірма приділяла велику увагу вже в рамках виробництва серій IBM/360 та IBM/370. Можна з повною підставою вважати, що за короткий період часу, що пройшов з дебюту Altair-8800 до IBM PC, до ВТ долучилося більше людей, ніж за довгий період - від аналітичної машини Бебіджа до винаходу перших ІС.

Першою ЕОМ, що відкриває клас супер-ЕОМ, можна вважати модель Amdahl 470V16, створену в 1975 р. і сумісну з IBM-серією. Машина використовувала ефективний принцип розпаралелювання на основі конвеєрної обробки команд, а елементна база використовувала БІС-технологію. В даний час до класу супер-ЕОМ відносять моделі, що мають середню швидкодію не менше 20 мегафлопсів (1 мегафлопс = 1 млн операцій з плаваючою точкою в секунду). Першою моделлю з такою продуктивністю стала багато в чому унікальна ЕОМ ILLIAC-IV, створена в 1975 р. в США і має максимальну швидкодію близько 50 мегафлопс. Ця модель вплинула на подальший розвиток супер-ЕОМ з матричною архітектурою. Яскрава сторінка в історії супер-ЕОМ пов'язана з Cray-серією С. Крея, перша модель Cray-1 якої була створена в 1976 і мала пікову швидкодію в 130 мегафлопсів. Архітектура моделі базувалася на конвеєрному принципі векторної та скалярної обробки даних з елементною базою на НВІС. Саме ця модель започаткувала клас сучасних супер-ЕОМ. Слід зазначити, що незважаючи на низку цікавих архітектурних рішень, успіх моделі було досягнуто в основному за рахунок вдалих технологічних рішень. Наступні моделі Cray-2, Cray Х-МР, Cray-3, Cray-4 довели продуктивність серії до 10 тис. мегафлопсів, а модель Cray МР, яка використовує нову архітектуру на 64 процесорах і елементну базу на нових кремнієвих мікросхемах, мала пікову продуктивність. близько 50 гігафлопсів.

Завершуючи екскурс в історію сучасної ВТ із тією чи іншою деталізацією окремих її етапів, слід зробити кілька суттєвих зауважень. Насамперед, має місце дедалі гладкіший перехід одного покоління ЕОМ до іншого, коли ідеї нового покоління тією чи іншою мірою дозрівають і навіть реалізуються в попередньому поколінні. Особливо це помітно під час переходу на ІС-технологію виробництва ВТ, коли визначальний акцент поколінь дедалі більше зміщується з елементної бази інші показники: логічна архітектура, програмне забезпечення, інтерфейс з користувачем, сфери додатків та інших. З'являється найрізноманітніша ВТ, характеристики якої вкладаються у традиційні класифікаційні рамки; складається враження, що ми знаходимося на початку свого роду універсалізації ВТ, коли всі її класи прагнуть нівелювання своїх обчислювальних можливостей. Багато елементів п'ятого покоління у тому мірою характерні й у наші дні.

Розвиток ЕОМ ділиться кілька періодів. Покоління ЕОМ кожного періоду відрізняються один від одного елементною базою та математичним забезпеченням.

Перше покоління ЕОМ

Перше покоління (1945-1958) ЕОМ було побудовано на електронних лампах – діодах та тріодах. Більшість машин першого покоління були експериментальними пристроями та будувалися з метою перевірки тих чи інших теоретичних положень. Застосування вакуумно-лампової технології, використання систем пам'яті на ртутних лініях затримки, магнітних барабанах, електронно-променевих трубках (трубках Вільямса), робило їхню роботу дуже ненадійною. Крім цього, такі ЕОМ мали велику вагу і займали площею значні території, іноді цілі будівлі. Для введення-виведення даних використовувалися перфострічки та перфокарти, магнітні стрічки та друкувальні пристрої.

Була реалізована концепція програми, що зберігається. Програмне забезпечення комп'ютерів 1-го покоління складалося переважно зі стандартних підпрограм, швидкодію вони мали від 10 до 20 тис. оп. / сек.

Машини цього покоління: ENIAC (США), МЕСМ (СРСР), БЕСМ-1, М-1, М-2, М-З, "Стріла", "Мінськ-1", "Урал-1", "Урал-2 "," Урал-3", M-20, "Сетунь", БЭСМ-2, "Роздан", IBM - 701, використовували багато електроенергії та складалися з дуже великої кількості електронних ламп. Наприклад, машина "Стріла" складалася з 6400 електронних ламп та 60 тис. штук напівпровідникових діодів. Їхня швидкодія не перевищувала 2-3 тис. операцій на секунду, оперативна пам'ять не перевищувала 2 Кб. Тільки у машини "М-2" (1958) оперативна пам'ять була 4 Кб, а швидкодія 20 тис. операцій на секунду.

Друге покоління ЕОМ

ЕОМ 2-го покоління було розроблено 1959-1967 гг. Як основний елемент були використані вже не електронні лампи, а напівпровідникові діоди і транзистори, а як пристрої пам'яті стали застосовуватися магнітні сердечники і магнітні барабани - далекі предки сучасних жорстких дисків. Комп'ютери стали більш надійними, їх швидкодія підвищилася, споживання енергії зменшилося, зменшилися габаритні розміри машин.

З появою пам'яті на магнітних сердечниках цикл її роботи зменшився до десятків мікросекунд. Головний принцип структури – централізація. З'явилися високопродуктивні пристрої для роботи з магнітними стрічками, пам'яті на магнітних дисках. Крім цього, з'явилася можливість програмування алгоритмічними мовами. Були розроблені перші мови високого рівня – Фортран, Алгол, Кобол. Швидкодія машин 2-го покоління вже сягала 100-5000 тис. оп. / сек.

Приклади машин другого покоління: БЭСМ-6, БЭСМ-4, Мінськ-22 - призначені на вирішення науково-технічних і планово-економічних завдань; Мінськ-32 (СРСР), ЕОМ М-40 - 50 - для систем протиракетної оборони; Урал - 11, - 14, - 16 - ЕОМ загального призначення, орієнтовані рішення інженерно-технічних завдань.

Третє покоління ЕОМ

У ЕОМ третього покоління (1968-1973 рр.) Використовувалися інтегральні схеми. Розробка в 60-х роках інтегральних схем - цілих пристроїв та вузлів із десятків і сотень транзисторів, виконаних на одному кристалі напівпровідника (те, що зараз називають мікросхемами) призвело до створення ЕОМ 3-го покоління. У цей же час з'являється напівпровідникова пам'ять, яка й досі використовується в персональних комп'ютерах як оперативна. Застосування інтегральних схем набагато збільшило можливості ЕОМ.

Тепер центральний процесор отримав можливість паралельно працювати та керувати численними периферійними пристроями. ЕОМ могли одночасно обробляти кілька програм (принцип мультипрограмування). В результаті реалізації принципу мультипрограмування з'явилася можливість роботи в режимі розподілу часу в діалоговому режимі. Віддалені від ЕОМ користувачі отримали можливість, незалежно один від одного, оперативно взаємодіяти з машиною.

Комп'ютери проектувалися на основі інтегральних схем малого ступеня інтеграції (МІС – 10-100 компонентів на кристал) та середнього ступеня інтеграції (СІС – 10-1000 компонентів на кристал). З'явилася ідея, яка і була реалізована, проектування сімейства комп'ютерів з тією ж архітектурою, в основу якої покладено головним чином програмне забезпечення. Наприкінці 60-х з'явилися міні-комп'ютери. 1971 року з'явився перший мікропроцесор. Швидкодія комп'ютерів 3-го покоління досягла близько 1 млн. оп. / сек.

У ці роки виробництво комп'ютерів набуває промислового розмаху. Починаючи з ЕОМ 3-го покоління, традиційним стала розробка серійних ЕОМ. Хоча машини однієї серії сильно відрізнялися один від одного за можливостями та продуктивністю, вони були інформаційно, програмно та апаратно сумісні. Найбільш поширеним у роки було сімейство System/360 фірми IBM. Країнами РЕВ були випущені ЕОМ єдиної серії "ЄС ЕОМ": ЄС-1022, ЄС-1030, ЄС-1033, ЄС-1046, ЄС-1061, ЄС-1066 та ін До ЕОМ цього покоління також відноситься "ІВМ-370", "Електроніка-100/25", "Електроніка-79", "СМ-3", "СМ-4" та ін.

Для серій ЕОМ було розширено програмне забезпечення (операційні системи, мови програмування високого рівня, прикладні програми і т.д.). У 1969 році одночасно з'явилися операційна система Unix і мова програмування С ("Сі"), що вплинули на програмний світ і досі зберігають своє передове положення.

Четверте покоління ЕОМ

У комп'ютерах четвертого покоління (1974-1982 рр.), використання великих інтегральних схем (ВІС - 1000-100000 компонентів на кристал) і надвеликих інтегральних схем (СВІС - 100000-10000000 компонентів на кристал), збільшило їх швидкодій. оп. / сек.

Початком цього покоління вважають 1975 - фірма Amdahl Corp. випустила шість комп'ютерів AMDAHL 470 V/6, в яких були застосовані ВІС як елементна база. Стали використовуватися швидкодіючі системи пам'яті на інтегральних схемах - МОП ЗУПВ місткістю кілька мегабайт. У разі вимкнення машини дані, що містяться в МОП ЗУПВ, зберігаються шляхом автоматичного перенесення на диск. При включенні машини запуск системи здійснюється за допомогою програми самозавантаження, що зберігається в ПЗУ (постійний запам'ятовуючий пристрій), що забезпечує вивантаження операційної системи та резидентного програмного забезпечення в МОП ЗУПВ.

Розвиток ЕОМ 4-го покоління пішло за двома напрямками: Перший напрямок - створення суперЕОМ - комплексів багатопроцесорних машин. Швидкодія таких машин сягає кількох мільярдів операцій на секунду. Вони здатні обробляти великі масиви інформації. Сюди входять комплекси ILLIAS-4, CRAY, CYBER, "Ельбрус-1", "Ельбрус-2" та ін. всього, в оборонній галузі.

Другий напрямок - розвиток на основі БІС і НВІС мікро-ЕОМ і персональних ЕОМ (ПЕОМ). Першими представниками цих машин є комп'ютери фірми Apple, IBM - PC (XT, AT, PS/2), вітчизняні "Іскра", "Електроніка", "Мазовія", "Агат", "ЄС-1840", "ЄС-1841" та ін. Починаючи з цього покоління ЕОМ стали називати комп'ютерами. Програмне забезпечення доповнюється базами та банками.

П'яте покоління ЕОМ

ЕОМ п'ятого покоління - це ЕОМ майбутнього. Програма розробки, так званого, п'ятого покоління ЕОМ була прийнята в Японії в 1982 р. Передбачалося, що до 1991 р. будуть створені нові комп'ютери, орієнтовані рішення завдань штучного інтелекту. За допомогою мови Пролог та нововведень у конструкції комп'ютерів планувалося впритул підійти до вирішення одного з основних завдань цієї гілки комп'ютерної науки – завдання зберігання та обробки знань. Коротко кажучи, для комп'ютерів п'ятого покоління не довелося б писати програм, а досить було б пояснити "майже природною" мовою, що від них вимагається.

Передбачається, що їх елементною базою будуть служити не НВІС, а створені на їх основі пристрої з елементами штучного інтелекту. Для збільшення пам'яті та швидкодії будуть використовуватися досягнення оптоелектроніки та біопроцесори.

Для ЕОМ п'ятого покоління ставляться зовсім інші завдання, ніж розробки всіх колишніх ЕОМ. Якщо перед розробниками ЕОМ з I по IV поколінь стояли такі завдання, як збільшення продуктивності області числових розрахунків, досягнення великої ємності пам'яті, то основним завданням розробників ЕОМ V покоління є створення штучного інтелекту машини (можливість робити логічні висновки з представлених фактів), розвиток " інтелектуалізації "комп'ютерів" - усунення бар'єру між людиною та комп'ютером.

На жаль, японський проект ЕОМ п'ятого покоління повторив трагічну долю ранніх досліджень у галузі штучного інтелекту. Понад 50 мільярдів єн інвестицій було витрачено марно, проект припинено, а розроблені пристрої за продуктивністю виявилися не вищими за масові системи того часу. Однак, проведені в ході проекту дослідження та накопичений досвід за методами представлення знань та паралельного логічного висновку сильно допомогли прогресу в галузі систем штучного інтелекту загалом.

Вже зараз комп'ютери здатні сприймати інформацію з рукописного чи друкованого тексту, з бланків, з людського голосу, впізнавати користувача за голосом, здійснювати переклад із однієї на іншу. Це дозволяє спілкуватися з комп'ютерами всім користувачам, навіть тим, хто не має спеціальних знань у цій галузі.

Багато успіхів, яких досяг штучний інтелект, використовують у промисловості та діловому світі. Експертні системи та нейронні мережі ефективно використовуються для задач класифікації (фільтрація СПАМу, категоризація тексту тощо). Добросовісно служать людині генетичні алгоритми (використовуються, наприклад, для оптимізації портфелів в інвестиційній діяльності), робототехніка (промисловість, також багатоагентні системи. Не дрімають й інші напрями штучного інтелекту, наприклад розподілене уявлення знань та розв'язання задач в інтернеті: завдяки їм у найближчі кілька років можна чекати на революцію в цілій низці областей людської діяльності.

На сучасному етапі комп'ютер дистанційна історія

Потреба більш швидких, дешевих і універсальних процесорах змушує виробників постійно нарощувати кількість транзисторів у яких. Однак цей процес не нескінченний. Підтримувати експоненційне зростання цього числа, передбачене Гордоном Муром у 1973 році, стає дедалі важче. Фахівці стверджують, що цей закон перестане діяти, щойно затвори транзисторів, що регулюють потоки інформації в чіпі, стануть порівнянними з довжиною хвилі електрона (у кремнії, на якому зараз будується виробництво, це близько 10 нанометрів). І станеться це десь між 2010 та 2020 роками. У міру наближення до фізичної межі архітектура комп'ютерів стає все більш витонченою, зростає вартість проектування, виготовлення та тестування чипів. Отже, етап еволюційного розвитку рано чи пізно зміниться революційними змінами.

Внаслідок гонки нарощування продуктивності виникає безліч проблем. Найбільш гостра з них - перегрів у надщільній упаковці, викликаний значно меншою площею тепловіддачі. Концентрація енергії у сучасних мікропроцесорах надзвичайно висока. Нинішні стратегії розсіювання тепла, що утворюється, такі як зниження напруги живлення або виборча активація тільки потрібних частин в мікроланцюгах малоефективні, якщо не застосовувати активного охолодження.

Зі зменшенням розмірів транзисторів стали тонші та ізолюючі шари, а значить, знизилася і їх надійність, оскільки електрони можуть проникати через тонкі ізолятори (тунельний ефект). Цю проблему можна вирішити зниженням напруги, що управляє, але лише до певних меж.

На сьогоднішній день основна умова підвищення продуктивності процесорів – методи паралелізму. Як відомо, мікропроцесор обробляє послідовність інструкцій (команд), що становлять ту чи іншу програму. Якщо організувати паралельне (тобто одночасне) виконання інструкцій, загальна продуктивність суттєво зросте. Вирішується проблема паралелізму методами конвеєризації обчислень, застосуванням суперскалярної архітектури та передбаченням розгалужень. Багатоядерна архітектура. Ця архітектура має на увазі інтегрування кількох простих мікропроцесорних ядер на одному чіпі. Кожне ядро ​​виконує свій потік вказівок. Кожне мікропроцесорне ядро ​​значно простіше, ніж ядро ​​багатопотокового процесора, що спрощує проектування та тестування чіпа. Але погіршується проблема доступу до пам'яті, необхідна заміна компіляторів.

Багатопотоковий процесор. Дані процесори з архітектури нагадують трасують: весь чіп ділиться на процесорні елементи, що нагадують суперскалярний мікропроцесор. На відміну від трасуючого процесора, тут кожен елемент обробляє інструкції різних потоків протягом одного такту, чим досягається паралелізм на рівні потоків. Зрозуміло, кожен потік має свій програмний лічильник та набір регістрів.

"Плиткова" архітектура. Прихильники вважають, що програмне забезпечення повинно компілюватися прямо в "залізі", оскільки це дасть максимальний паралелізм. Такий підхід потребує досить складних компіляторів, які поки що не створені. Процесор у разі складається з безлічі " плиток " (tiles), кожна з яких має власне ОЗУ і пов'язані з іншими " плитками " у своєрідну решітку, вузли якої можна включати і відключати. Черговість виконання інструкцій задається програмним забезпеченням.

Багатоповерхова архітектура. Тут йдеться не про логічну, а про фізичну структуру. Ідея полягає в тому, що чіпи повинні містити вертикальні "штабелі" мікроланцюгів, виготовлених за технологією тонкоплівкових транзисторів, запозиченої з виробництва TFT-дисплеїв. При цьому відносно довгі горизонтальні міжз'єднання перетворюються на короткі вертикальні, що знижує затримку сигналу та збільшує продуктивність процесора. Ідея "тривимірних" чіпів вже реалізована у вигляді працюючих зразків восьмиповерхових мікросхем пам'яті. Цілком можливо, що вона прийнятна і для мікропроцесорів, і в недалекому майбутньому всі мікрочіпи будуть нарощуватися не тільки горизонтально, а й вертикально.