Поколения ЭВМ

При описании истории вычислительной техники принято выделять несколько основных этапов, каждый из которых отмечен какими-то принципиальными инновациями в совершенствовании аппаратно-программной компьютерной базы, часто эти этапы связывают с появлением ЭВМ так называемого нового поколения. Основой периодизации в этом случае выступает физико-технологический принцип – электронно-вычислительную машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии ее изготовления. Так, в соответствии с общепринятой методикой оценки развития вычислительной техники первым поколением ЭВМ считались ламповые компьютеры (период до 1950 г.), вторым поколением – транзисторные (1950-е – начало 1960-х гг.), третьим поколением – компьютеры на интегральных схемах (1960-е гг.), а четвертым поколением – компьютеры, построенные с использованием микропроцессоров (1970-е гг.).

Рис. 3.1. Дерево компьютерной техники с разметкой по годам

Первое поколение ЭВМ определяется не только использованием электронных ламп в качестве основы их функционирования, по также применением в вычислительной технике принципов компьютерной архитектуры, сформулированных Джоном фон Нейманом. Первой ЭВМ такого типа стал компьютер Baby, или Small-Scale Experimental Machine (малая экспериментальная машина), созданный в Манчестерском университете в 1948 г. В 1950 г. аналогичное вычислительное устройство было построено и в СССР (в Киевском институте электротехники), оно называлось МЭСМ (малая электронная счетная машина).

Следующим крупным шагом в истории компьютерной техники стало изобретение транзистора в 1947 г. Он стал заменой хрупким и энергоемким лампам. О компьютерах на транзисторах обычно говорят как о втором поколении, которое доминировало в 1950-х и начале 1960-х гг. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объемов потребляемой энергии, а также повышение надежности. К компьютерам такого типа относятся ЭВМ семейства IBM, которые были очень популярны в 1960-е гг. (в частности, компьютер второго поколения IBM 1401, выпускавшийся в начале 1960-х гг., занял около трети мирового рынка компьютеров, а всего таких машин было продано более 10 тыс.). Компьютеры второго поколения вывели электронно-вычислительные технологии на уровень массового производства и потребления.

Однако по-настоящему массовым вычислительным устройством компьютер стал только после изобретения интегральной схемы (чипа)^[1], которое стало возможным благодаря цепочке открытий, сделанных американскими инженерами в 1958–1959 гг. (один из участвовавших в этой работе ученых, Джек Килби, был впоследствии удостоен Нобелевской премии по физике "за личный вклад в изобретение интегральной схемы"). Интегральная схема позволила объединить на одном материальном носителе (пластинке кремния) транзисторы и все необходимые соединения между ними. Ко всем достоинствам ЭВМ этого типа прибавилось то, что их производство оказалось дешевле, чем производство компьютеров второго поколения. Поэтому изобретение интегральной схемы обеспечило бурный рост использования компьютеров в практической деятельности и маркировало, таким образом, "вступление в жизнь" третьего поколения вычислительных машин. Сегодня интегральные схемы используются практически во всех электрических устройствах, которыми пользуется человек (в бытовых приборах, автомобилях и т.д).

Четвертое поколение компьютерной техники связано с изобретением микропроцессора – специального устройства, которое позволило соединить на одном кристалле все микросхемы, обеспечивающие работу компьютера. Одной из первых на рынок микропроцессоров вышла компания IBM, которая в 1971 г. начала продажу первого микропроцессора Intel 4004. Этот микропроцессор размером менее 3 х 2 см был производительнее всей гигантской машины ENIAC, занимавшей площадь в 200 м2. В последующие годы размеры микропроцессоров становились все меньше и меньше, а их производительность (быстродействие) росла экспоненциально, т.е. в геометрической прогрессии (закон Мура). Микропроцессоры произвели настоящую революцию в сфере компьютерной техники, так как на их базе стало возможным создание микрокомпьютеров – небольших недорогих компьютеров, доступных маленьким компаниям и отдельным людям. На микропроцессорной базе было начато и массовое производство персональных домашних компьютеров. Первый в мире массовый домашний компьютер был разработан Стивом Возня- ком – одним из основателей компании Apple Computer, позже он разработал и первый массовый персональный компьютер. Кроме IBM и Apple, очень большую роль в развитии персональных компьютеров сыграли две самые крупные современные компьютерные компании – корпорация Microsoft и фирма Intel. Первая из них определила на многие годы развитие программного компьютерного обеспечения, вторая знаменита благодаря выпуску лучших микропроцессоров.

В то время как все предыдущие поколения совершенствовались за счет увеличения количества элементов на единицу площади (миниатюризации), компьютеры пятого поколения должны были стать следующим шагом и для достижения сверхпроизводительности должны были уметь осуществлять взаимодействие неограниченного набора микропроцессоров. Считается, что проекты по созданию таких компьютеров начали появляться в разных странах с начала 1980-х гг., и одним из самых первых и самых масштабных проектов такого рода была японская правительственная программа по развитию компьютерной индустрии и искусственного интеллекта (1982–1992). Целью этой программы было конструирование суперкомпьютера с функциями искусственного интеллекта (т.е. компьютера, имитирующего человеческое мышление). Такой компьютер должен был автоматически распознавать и переводить в письменную форму человеческую речь (т.е. решать задачи дикторонезависимого автоматического распознавания слитной речи любого типа), осуществлять автоматическое реферирование статей, поиск смысла текста и категоризацию содержащихся в нем понятий, а также выполнять разные другие задачи распознавания образов. Однако после изобретения Интернета пятое поколение компьютеров начали связывать не только и не столько с созданием суперкомпьютеров, построенных на сверхбольших интегральных схемах и пытающихся имитировать мыслительные процессы, но также с появлением графического интерфейса и сетевых компьютерных технологий.