покоління ЕОМ

Коли ми знайомі з такими поняттями, як швидкодія, зовнішні пристрої, ступінь інтеграції і т. Д., Нам легше зрозуміти, як проходила еволюція засобів обчислювальної техніки. Одне покоління від іншого відрізняють по ряду ознак. Основні ознаки, які відрізняють покоління один від одного, - це елементна база, швидкодія, обсяг оперативної пам'яті, пристрої введення-виведення і зовнішньої пам'яті і програмне забезпечення. З кожним новим поколінням змінюється елементна база. Наприклад, на зміну електронним лампам 2-го покоління прийшли напівпровідникові елементи - транзистори. Їх, в свою чергу, змінили інтегральні схеми 3-го покоління. Потім з'явилися великі інтегральні схеми (ВІС), потім надвеликі інтегральні схеми (НВІС), які мають набагато більшу ступінь інтеграції. При цьому в кожному новому поколінні принаймні на порядок збільшується обсяг оперативної пам'яті і, відповідно, швидкодію комп'ютера. З'являються принципово нові пристрої введення-виведення інформації та вдосконалюється програмне забезпечення.

Мал. 1. Покоління ЕОМ ( джерело )

Для 5-го покоління комп'ютерів характерно поява суперкомп'ютерів.

Існує спеціальна організація, що іменується TOP 500. Це проект зі складання рейтингу і опису 500 найпотужніших комп'ютерних систем світу. Він був запущений в 1993 році. Проект публікує оновлений список суперкомп'ютерів двічі на рік - у червні та в листопаді.

На даний момент найпотужнішим комп'ютером за версією проекту ТОП-500 є проект суперкомп'ютера петафлопсной (FLOPS (акронім від англ. Floating point Operations Per Second) - величина, яка використовується для вимірювання продуктивності комп'ютерів, що показує, скільки операцій з плаваючою комою в секунду виконує дана обчислювальна система) продуктивності Sequoia (рис. 2), заснований на архітектурі Blue Gene / Q. Розробником його є компанія IBM. Суперкомп'ютер став до ладу в червні 2012 року. Метою розробників стало досягнення 20-петафлопсного кордону в продуктивності, що в 20 разів перевершує кращу систему 2009 року в списку ТОП-500 IBM Roadrunner.

Мал. 2. Частина суперкомп'ютера Sequoia, заснованого на архітектурі Blue Gene / Q ( джерело )

Повернемося до першого покоління. Перше покоління зазвичай пов'язують зі створенням на початку 40-х років минулого століття перших ЕОМ. Так, в 1940 році під керівництвом Джона фон Неймана створена обчислювальна машина MANIAC (M athematical a nalyzer, n umerical a nd c omputer, що в перекладі з англійської дослівно означає «Математичний аналізатор, числовий інтегратор і комп'ютер»). У 1944 році Говард Айкен сконструював в Гарвардському університеті АВМ (автоматичну обчислювальну машину) «Марк-1». У 1946 році під керівництвом Джона Еккерта і Джона Моучлі була створена обчислювальна машина ENIAC (E lectronic n umerical i ntegrator a nd c omputer ) (Рис. 3), що в перекладі з англ. дослівно означає «Електронний числовий інтегратор і комп'ютер»). У ній було 20 тисяч електронних ламп, її швидкодія складала 300 операцій в секунду.

Мал. 3. ENIAC - перший електронний цифровий комп'ютер загального призначення ( джерело )

Першими вітчизняними ЕОМ були Мала е лектронная з парна м ашина (МЕСМ) і Велика е лектронная з парна м ашина (БЕСМ) (Рис. 4), остання займала площу в 100 м2, складалася з 5 тисяч ламп і виконувала кілька тисяч операцій в секунду . МЕСМ і БЕСМ були створені групою вчених і конструкторів під керівництвом С.А. Лебедєва, з ім'ям якого пов'язаний найважливіший етап в історії створення обчислювальної техніки. Швидкодія комп'ютерів першого покоління не перевищувало 2-3 тисячі операцій в секунду. Для введення інформації використовувався пульт управління. Введення і виведення інформації виконувався також за допомогою перфокарт і перфострічок.

Мал. 4. Частина великий електронної лічильної машини. 1952-53 рр. ( джерело )

У другому поколінні змінилася елементна база і швидкодія збільшилася в 10 разів. У 1959 році була створена обчислювальна машина М-20, також під керівництвом С.А. Лебедєва. Вона виконувала 20 тисяч операцій в секунду і була на той час однією з найбільш швидкодіючих в світі. Для введення і виведення інформації стали використовувати магнітні стрічки та магнітні диски.

У БЕСМ-6, що належала до третього покоління, швидкодія склало вже 1 млн операцій в секунду. У третьому поколінні на зміну пульту управління приходять дисплей і клавіатура. У той же час фізичні розміри обчислювальних машин зменшувалися. На початку 70-х років фірма Intel розробила мікропроцесор (Рис. 5), що складається з 2250 транзисторів, розміщених в кристалі розміром не більше капелюшки цвяха.

Мал. 5. Основний елемент обчислювальних машин третього покоління - інтегральна схема ( джерело )

Швидкодія комп'ютерів четвертого покоління досягало 100 млн операцій в секунду. Не менш важливим є те, що комп'ютери працювали все більш стабільно, ставали все більш і більш надійними і більш дешевими. В початку 1975 роки з'явився перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер «Альтаїр-8800» (Рис. 6) (його оперативна пам'ять складала всього 256 байт, клавіатура і екран були відсутні, їх купували окремо).

Мал. 6. перший комерційно розповсюджуваний персональний комп'ютер «Альтаїр-8800» ( джерело )

У 1981 році фірма IBM випустила свій персональний комп'ютер (який мав уже 1 Мбайт пам'яті). В якості стандартних носіїв інформації набули поширення гнучкі магнітні диски. А в середині 80-х років був розроблений стандарт запису компакт-дисків.

Перехід до комп'ютерів п'ятого покоління передбачав перехід до нових архітектур, орієнтованим на створення штучного інтелекту. Вважалося, що архітектура комп'ютерів п'ятого покоління буде містити два основні блоки. Один з них - власне комп'ютер, в якому зв'язок з користувачем здійснює блок, званий «інтелектуальним інтерфейсом». Завдання інтерфейсу - зрозуміти текст, написаний на природній мові, або мова і викладене таким чином умову задачі перевести в працюючу програму.

На даний момент термін «п'яте покоління» є невизначеним і застосовується в багатьох сенсах, наприклад при описі систем хмарних обчислень.

Нові технічні можливості обчислювальної техніки повинні були розширити коло вирішуваних завдань і дозволити перейти до завдань створення штучного інтелекту. В якості однієї з необхідних для створення штучного інтелекту складових є бази знань (бази даних) з різних напрямків науки і техніки. Для створення і використання баз даних потрібна висока швидкодія обчислювальної системи і великий обсяг пам'яті. Універсальні комп'ютери здатні виробляти високошвидкісні обчислення, але не придатні для виконання з високою швидкодією порівняння і сортування великих обсягів записів, що зберігаються зазвичай на магнітних дисках. Для створення програм, що забезпечують заповнення, оновлення баз даних та роботу з ними, були створені спеціальні об'єктно-орієнтовані і логічні мови програмування, що забезпечують найбільші можливості в порівнянні зі звичайними процедурними мовами. Структура цих мов вимагає переходу від традиційної фон-неймановской архітектури комп'ютера до архитектурам, що враховує вимоги завдань створення штучного інтелекту.

На сьогоднішній день продуктивність нового найпотужнішого суперкомп'ютера у світі IBM Roadrunner (Рис. 7) склала 1,026 петафлопс.

Мал. 7. Суперкомп'ютер IBM Roadrunner, розташований в Лос-Аламоської національної лабораторії в Нью-Мексико (США) ( джерело )

Список літератури

1. Босова Л.Л. Інформатика та ІКТ: Підручник для 8 класу. - М .: БИНОМ. Лабораторія знань, 2012

2. Босова Л.Л. Інформатика: Робочий зошит для 8 класу. - М .: БИНОМ. Лабораторія знань, 2010 року.

3. Морозов, Юрій Михайлович. Історія і методологія обчислювальної техніки [Електронний ресурс]: навчальний посібник / Ю.М. Морозов; Санкт-Петербурзький державний політехнічний університет. - Електрон. текстові дан. (1 файл: 5,4 Мб). - СПб., 2012.

4. Танненбаум Е. Архітектура комп'ютера. - 5-е изд. - СПб .: Пітер, 2007. - 844 с.

Додаткові рекомендовані посилання на ресурси мережі Інтернет

1. Інтернет-сайт pchistory.narod.ru ( джерело )

2. Інтернет-сайт encicl.narod.ru ( джерело )

3. Інтернет-сайт istrasvvt.narod.ru ( джерело )

Домашнє завдання

1. За якими ознаками розрізняють покоління ЕОМ?

2. З чим пов'язана зміна одного покоління іншим?

3. Назвіть відмінні риси кожного з поколінь.

4. Хто з відомих вчених вніс вклад в створення різних поколінь ЕОМ?