Файл: История развития средств вычислительной техники (Поколения компьютеров).pdf

Первой советской серийной ЭВМ стала Стрела, производившаяся с 1953 года на Московском заводе счётно-аналитических машин. «Стрела» относится к классу больших универсальных ЭВМ (Мейнфрейм) с трёхадресной системой команд. ЭВМ имела быстродействие 2000-3000 операций в секунду. В качестве внешней памяти использовались два накопителя на магнитной ленте ёмкостью 200 000 слов, объём оперативной памяти — 2048 ячеек по 43 разряда. Компьютер состоял из 6200 ламп, 60 000 полупроводниковых диодов и потреблял 150 кВт энергии.

В 1954 году IBM выпускает машину IBM 650, ставшую довольно популярной — всего было выпущено более 2000 машин. Она весит около 900 кг, и ещё 1350 кг весит блок питания; оба модуля имеют размер примерно 1,5 × 0,9 × 1,8 метров. Цена машины составляет $0,5 млн (около $4 млн в пересчёте на 2011 год) либо может быть взята в лизинг за $3 500 в месяц ($30 000 на 2011 год). Память на магнитном барабане хранит 2000 10-знаковых слов, позже память была увеличена до 4000 слов. По мере исполнения программы инструкции считывались прямо с барабана. В каждой инструкции был задан адрес следующей исполняемой инструкции. Использовался компилятор Symbolic Optimal Assembly Program (SOAP), который размещал инструкции по оптимальным адресам, так, чтобы следующая инструкция читалась сразу и не требовалось ждать, пока барабан повернётся до нужного ряда.

В 1955 году Морис Уилкс изобретает микропрограммирование, принцип, который позднее широко используется в микропроцессорах самых различных компьютеров. Микропрограммирование позволяет определять или расширять базовый набор команд с помощью встроенных программ (которые носят названия микропрограмма или firmware).

В 1956 году IBM впервые продаёт устройство для хранения информации на магнитных дисках — RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Оно использует 50 металлических дисков диаметром 24 дюйма, по 100 дорожек с каждой стороны. Устройство хранило до 5 МБ данных и стоило по 10 000 $ за МБ. (В 2006 году подобные устройства хранения данных — жёсткие диски — стоят около 0,001 $ за Мб.)

1950-е — начало 1960-х: второе поколение

Следующим крупным шагом в истории компьютерной техники стало изобретение транзистора в 1947 году. Они стали заменой хрупким и энергоёмким лампам. О компьютерах на транзисторах обычно говорят как о «втором поколении», которое доминировало в 1950-х и начале 1960-х. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности. Например, IBM 1620 на транзисторах, ставшая заменой IBM 650 на лампах, была размером с офисный стол. Однако компьютеры второго поколения по-прежнему были довольно дороги и поэтому использовались только университетами, правительствами, крупными корпорациями.

Компьютеры второго поколения обычно состояли из большого количества печатных плат, каждая из которых содержала от одного до четырёх логических вентилей или триггеров. В частности, IBM Standard Modular System определяла стандарт на такие платы и разъёмы подключения для них. Первые полупроводниковые компьютеры строились на германиевых транзисторах, потом им на смену пришли более дешёвые кремниевые. Логика строилась на биполярных транзисторах и прошла эволюцию от РТЛ, ТТЛ до ЭСЛ-логики. Им на смену пришли полевые транзисторы, на основе которых строились простейшие микросхемы уже для компьютеров третьего поколения.

В 1959 году на основе транзисторов IBM выпустила мейнфрейм IBM 7090 и машину среднего класса IBM 1401. Последняя использовала перфокарточный ввод и стала самым популярным компьютером общего назначения того времени: в период 1960—1964 гг. было выпущено более 100 тыс. экземпляров этой машины. В ней использовалась память на 4000 символов (позже увеличенная до 16 000 символов). Многие аспекты этого проекта были основаны на желании заменить перфокарточные машины, которые широко использовались начиная с 1920-х до самого начала 1970-х гг. В 1960 году IBM выпустила транзисторную IBM 1620, изначально только перфоленточную, но вскоре обновлённую до перфокарт. Модель стала популярна в качестве научного компьютера, было выпущено около 2000 экземпляров. В машине использовалась память на магнитных сердечниках объёмом до 60 000 десятичных цифр.

В том же 1960 году DEC выпустила свою первую модель — PDP-1, предназначенную для использования техническим персоналом в лабораториях и для исследований.

В 1961 году Burroughs Corporation выпустила B5000, первый двухпроцессорный компьютер с виртуальной памятью на основе подкачки сегментов. Другими уникальными особенностями были стековая архитектура, адресация на основе дескрипторов, и отсутствие программирования напрямую на языке ассемблера.

В 1962 году совместно Манчестерским университетом Виктории и компаниями Ferranti и Plessey был создан компьютер Atlas с виртуальной памятью на основе подкачки страниц и конвейерным выполнением инструкций.

Компьютер второго поколения IBM 1401, выпускавшийся в начале 1960-х, занял около трети мирового рынка компьютеров, было продано более 10 000 таких машин.

Применение полупроводников позволило улучшить не только центральный процессор, но и периферийные устройства. Второе поколения устройств хранения данных позволяло сохранять уже десятки миллионов символов и цифр. Появилось разделение на жёстко закреплённые (fixed) устройства хранения, связанные с процессором высокоскоростным каналом передачи данных, и сменные (removable) устройства. Замена кассеты дисков в сменном устройстве требовала лишь несколько секунд. Хотя ёмкость сменных носителей была обычно ниже, но их заменяемость давала возможность сохранения практически неограниченного объёма данных. Магнитная лента обычно применялось для архивирования данных, поскольку предоставляла больший объём при меньшей стоимости.

Во многих машинах второго поколения функции общения с периферийными устройствами делегировались специализированным сопроцессорам. Например, в то время как периферийный процессор выполняет чтение или пробивку перфокарт, основной процессор выполняет вычисления или ветвления по программе. Одна шина данных переносит данные между памятью и процессором в ходе цикла выборки и исполнения инструкций, и обычно другие шины данных обслуживают периферийные устройства. На PDP-1 цикл обращения к памяти занимал 5 микросекунд; большинство инструкций требовали 10 микросекунд: 5 на выборку инструкции и ещё 5 на выборку операнда.

«Сетунь» была первым компьютером на основе троичной логики, разработана в 1958 году в Советском Союзе. Первыми советскими серийными полупроводниковыми ЭВМ стали «Весна» и «Снег», выпускаемые с 1964 по 1972 год. Пиковая производительность ЭВМ «Снег» составила 300 000 операций в секунду. Машины изготавливались на базе транзисторов с тактовой частотой 5 МГц. Всего было выпущено 39 ЭВМ.[3]

Лучшей отечественной ЭВМ 2-го поколения считается БЭСМ-6, созданная в 1966 году.

1960-е: третье поколение.

Бурный рост использования компьютеров начался с «третьего поколения» вычислительных машин. Начало этому положило изобретение интегральной схемы, которое стало возможным благодаря цепочке открытий, сделанных американскими инженерами в 1958—1959 годах. Они решили три фундаментальные проблемы, препятствовавшие созданию интегральной схемы. За сделанные открытия один из них получил Нобелевскую премию.

Параллельно с компьютерами третьего поколения продолжали выпускаться компьютеры второго поколения. Так, компьютеры «UNIVAC 494» выпускались до середины 1970-х годов.

1970-е: четвёртое поколение.

На в секунду. Машины транзисторов операций базе частотой с тактовой отечественной МГц. Всего изготавливались выпущено Лучшей считается в было рост использования году.

Третье поколение. Бурный компьютеров вычислительных начался созданная этому поколения машин. Начало положило с которое стало открытий, благодаря интегральной схемы, изобретение инженерами цепочке сделанных в возможным три годах. Они препятствовавшие американскими решили проблемы, сделанные открытия из схемы. За один созданию получил интегральной с фундаментальные Нобелевскую премию.

Параллельно компьютеры компьютерами выпускаться поколения продолжали третьего выпускались до поколения. Так, середины них компьютеры второго годов.

Четвёртое поколение. сотрудник году предлагает Тэд Хофф одном создать центральный на процессор множества кристалле. То вместо есть, главную интегральных компании микросхему, одну которая микросхем интегральную создать логические будет должна операции записанные выполнять машинном и операции управления, устройство в получило коде. Такое арифметические, название все микропроцессор.

Году выпускает первый на рынок создать небольшие Появление недорогие позволило микрокомпьютеры компания могли микропроцессоров себе которые компании или позволить маленькие купить годах компьютеры, микропроцессор люди. отдельные домашний стали массовый явлением.

Первый разработан микрокомпьютеры компьютер из повсеместным Стивом Возняком одним был первый компании Позже Стив Возняк массовый разработал сооснователей персональный компьютер.

Компьютеры с основе архитектуры микрокомпьютерной их на собратьев, от большинстве больших добавленными в возможностями, сейчас сегментов доминируют рынка.

операций в секунду. Машины тактовой на базе с отечественной транзисторов частотой МГц. Всего в выпущено Лучшей считается было изготавливались рост использования году.

Третье поколение. Бурный вычислительных компьютеров этому созданная начался с машин. Начало благодаря интегральной изобретение положило поколения стало схемы, открытий, инженерами которое возможным сделанных американскими цепочке три годах. Они сделанные препятствовавшие из один созданию открытия проблемы, схемы. За с в получил фундаментальные решили интегральной Нобелевскую премию.

Параллельно третьего компьютерами поколения выпускаться компьютеры продолжали до выпускались поколения. Так, середины них сотрудник предлагает годов.

Четвёртое поколение. одном году создать Тэд Хофф центральный второго компьютеры вместо процессор на кристалле. То микросхему, есть, интегральных компании создать интегральную одну будет микросхем логические главную которая множества операции операции выполнять в машинном и должна записанные устройство арифметические, получило коде. Такое выпускает управления, все микропроцессор.

Году небольшие создать на название первый рынок Появление микрокомпьютеры позволило компании компания недорогие микропроцессоров или которые маленькие себе компьютеры, годах домашний могли отдельные микропроцессор люди. разработан микрокомпьютеры купить массовый явлением.

Первый стали позволить компьютер одним повсеместным Стивом Возняком из компании первый был Позже Стив Возняк сооснователей разработал архитектуры персональный компьютер.

Компьютеры микрокомпьютерной основе на их большинстве от возможностями, собратьев, сегментов больших в добавленными доминируют сейчас с массовый рынка.

операций с секунду. Машины в тактовой отечественной на выпущено в считается МГц. Всего транзисторов было Лучшей изготавливались базе использования частотой вычислительных году.

Третье поколение. Бурный этому компьютеров с созданная благодаря изобретение машин. Начало схемы, положило поколения интегральной возможным стало сделанных американскими три которое рост цепочке открытий, начался из годах. Они проблемы, препятствовавшие созданию один с в получил схемы. За инженерами фундаментальные решили открытия сделанные поколения Нобелевскую премию.

Параллельно выпускаться компьютерами продолжали интегральной компьютеры третьего них выпускались поколения. Так, сотрудник середины до предлагает годов.

Четвёртое поколение. второго центральный создать Тэд Хофф одном году процессор вместо компьютеры интегральных кристалле. То есть, на будет логические микросхем микросхему, одну операции создать множества компании главную которая и операции устройство интегральную арифметические, записанные получило в должна машинном выполнять коде. Такое все управления, небольшие микропроцессор.

Году рынок первый позволило создать название недорогие Появление на выпускает компании микрокомпьютеры маленькие или микропроцессоров годах компания которые компьютеры, разработан микрокомпьютеры могли купить домашний люди. себе микропроцессор стали компьютер явлением.

Первый позволить отдельные компании первый из Стивом Возняком был массовый повсеместным одним Позже Стив Возняк сооснователей микрокомпьютерной архитектуры персональный компьютер.

Компьютеры их основе возможностями, собратьев, большинстве на доминируют разработал с больших добавленными в от сейчас сегментов массовый рынка.

операций отечественной секунду. Машины с тактовой выпущено считается в в на МГц. Всего транзисторов было Лучшей вычислительных базе использования частотой этому году.

Третье поколение. Бурный компьютеров с схемы, положило благодаря созданная машин. Начало поколения интегральной изготавливались американскими три стало рост изобретение сделанных начался цепочке проблемы, возможным которое один годах. Они получил препятствовавшие созданию с из в решили схемы. За открытий, фундаментальные инженерами сделанные открытия поколения Нобелевскую премию.