Файл: История развития средств вычислительной техники (Развитие компьютерной техники).pdf

Эниак показала большие возможности, хотя и была громоздкой, этаким «монстром с непонятным характером», по сообщениям американской печати, и потребляла мощность в 150 квт, достаточную для работы нескольких сотен современных компактных компьютеров. Ныне машина Эниак находится в одном из музеев США [4].

Анализ сильных и слабых сторон Эниак позволил американскому математику Дж. фон Нейману сформулировать основные принципы ЭВМ [1]:

- использование двоичной системы,

- иерархическая организация памяти,

- наличие арифметического устройства на основе схем, реализующих операцию сложения;

- хранение программы, как и чисел, в памяти машины.

Появление Эниак отвечало потребностям растущей информатизации общества. Имеется в виду, прежде всего, увеличение темпов роста общей суммы знаний. Если до XIX в. она удваивалась каждые 50 лет, то с середины XX в. — каждые 5 лет, а после 1990 г. — на протяжении года. Далее, это абсолютный и относительный рост численности специалистов, занятых сбором, обработкой и передачей информации. Если в 1870 г., когда был уже известен проект машины И. Бэббиджа, они составляли менее 5% трудоспособного населения США, то в 40-х гг. XX в. — около 30% [8].

Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров. Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе – немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой. Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе – Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название «Планкалкюль» [12].

Изучение функционирования электронных вычислительных средств, наряду с достижениями математики, информатики и физиологии нервной деятельности, в условиях растущих потребностей информационного обслуживания общества привели к возникновению кибернетики — науки об управлении в технических устройствах, живых организмах и человеческих организациях. Ее основные идеи и принципы были сформулированы в работе американского математика Н. Винера «Кибернетика или управление и связь в животном и машине», вышедшей в 1948 г. [3].

Все это предопределило «компьютерную революцию» в мире. Росло не только количество ЭВМ (только в США в 1954 г. их насчитывалось 100, в 1974 — 215 тыс., в 1994 — более 30 млн.), но и заметно изменялись их качественные характеристики: увеличивались быстрота действия и объем оперативной памяти, повышалась степень интеграции элементов, улучшались внешние устройства и архитектура ЭВМ. совершенствовались методы их использования. Происходила смена поколений ЭВМ — совокупности их типов и моделей, созданных на основе одних и тех же научных и технических принципов [5].

Машины первого поколения (вторая половина 40-х — середина 50-х гг.), работавшие на электронных лампах, были очень больших размеров и могли выполнять небольшое количество элементарных операций. В бывшем СССР — это ЭВМ, созданные под руководством академика С. А. Лебедева, и прежде всего БЭСМ-1 — самая быстродействующая в то время машина в Европе; в Беларуси, на Минском заводе ЭВМ им. Г.К. Орджоникидзе, — серийная Минск-22 и др.

Основными пользователями первых ЭВМ были инженеры-программисты, занимавшиеся сложными расчетами, а также ученые, работавшие в различных областях физики, и др. Программу выполнения действий и данные пробивали вручную на перфоленте или перфокартах, посредством которых эти сведения вводились в ЭВМ. Затем производили «отладку», в процессе которой выявлялись ошибки и перебивались перфокарты. Этот процесс тянулся неделями и месяцами. Когда все было выверено, машина за несколько минут выдавала результат счета [2].

Машины второго поколения (конец 50-х — первая половина 60-х гг.), работавшие на транзисторах, были меньших размеров, более надежны в работе и могли выполнять до миллиона операций в секунду. Среди них — СТРЕЧ (США), АТЛАС (Англия), БЭСМ-6 (Россия); «Минск-32» (Беларусь) и др. БЭСМ-6 поставлялась на экспорт и оказалась «долгожительницей». Корректировку и выполнение программ на них производили операторы ЭВМ [9].

Машины третьего поколения (вторая половина 60-х — 70-е гг.) уже были собраны на интегральных схемах. Это машины IBM-360 (фирмы International Business Mashine Corporation, США), а среди отечественных — серии ЕС (единой системы). Их мощность позволяли решать не только вычислительные, но и экономические задачи, когда приходилось вводить и выводить огромные объемы данных. Только на этих машинах стало возможным эффективно обрабатывать и нечисловую информацию, т.е. вести поиск, работать в режиме «вопрос-ответ», реализующем человеко-машинный диалог. Многопрограммный режим работы в сочетании с режимом разделения времени обеспечил взаимодействие таких машин с автоматизированными классами, оснащенными алфавитно-цифровыми дисплеями. А поскольку за различными дисплеями могли решаться различные задачи, программисты вновь получили доступ к машинам [7].

Машины четвертого поколения (с 80-х гг.) в качестве элементной базы имели большие и сверхбольшие интегральные схемы (ILLIAC-4, ЕС-1060, 1065; «Эльбрус»-1,2 и др.). Их рекордная продуктивность (у ILLIAC-4 до 200 млн. операций в сек.) обеспечивала решение целого круга больших задач. ЭВМ стали объединяться в многомашинные комплексы и сети с использованием для этой цели телефонной кабельной и спутниковой связи. Тем самым пользователь получил доступ к различной информации большого объема [4].

С другой стороны, успехи микроэлектроники привели к «новой революции» — микрокомпьютерной. Появились персональные компьютеры (ПК) — небольшие по размерам универсальные ЭВМ, предназначенные для индивидуального пользования и, в ряде случаев, не уступающие по своим характеристикам большим ЭВМ.

Отцом микроЭВМ по праву считается американский инженер С. Джобс. Свою первую машину он построил вместе с С. Возняком в 1977 г. Она строилась в гараже на средства, вырученные Джобсом от продажи своего личного автомобиля «Фольксваген» [8].

Профессиональная карьера С. Джобса началась с момента основания им фирмы APPLE. Сразу же возникли и непредвиденные проблемы. Обнаружилось, что такое же название и очень похожий фирменный знак имеет рок-группа «Битлз». Возникла путаница, приведшая к судебным разбирательствам. Хотя они и стали неотъемлемой частью жизни Джобса, ему все же сопутствовала удача. Популярность разработанных его фирмой микрокомпьютеров Apple — Macintosh и Lisa — с каждым годом росла, и в первую очередь среди студентов, преподавателей и научных сотрудников американских университетов [4].

И все же начало эпохи персональных компьютеров связано фирмой IBM. В 1981 г. она выпустила свой первый компьютер ЮМ РС (Personal Computer — персональный компьютер). Затем стала выпускать более современную модель на основе микропроцессора Intel 808i которая была названа ЮМ PC XT (буквы XT взяты из слова еХТга). 1984 г. она выпустила новую модель на основе Intel 80286 — IBM-28 (которая стала называться ЮМ PC AT (Advanced Technology — передовая технология). IBM AT, хотя и была совместима аппаратно и программно с IBM XT, превосходила последнюю по производительности более чем в 10 раз и была способна хранить значительно больший объем информации.

Вскоре на рынке появились компьютеры, совместимые с IBM AT, но с торговой маркой других фирм. Среди них оказались и отечественные ПК, в т.ч. ЕС-1840. 1841. 1842, 1849 и др. [10].

Во второй половине 80-х гг. были выпущены новые модели: IBM-386, способная реализовать сложные программы автоматизированного проектирования и искусственного интеллекта; PS/2 (Personal Sistem/2), аналогичная XT и AT; IBM-486, производительность которой была в 2-3 раза больше, чем у IBM-386. В 1994 г. появился Pentium (IBM586). Благодаря ему в Лондоне наконец-то удалось обыграть чемпиона мира по шахматам Гари Каспарова. А на горизонте уже предвиделись новые «гуманизированные» компьютеры — не просто более мощные, а и более компактные, удобные и безопасные [4].

На пути к пятому поколению происходит поиск ЭВМ с высоким показателем отношения производительности машин к их себестоимости. При этом немалые надежды возлагаются на микроэлектронику с большой степенью интеграции и динамическую топографию. Разрабатываются «биокомпьютеры», реализующие принципы обработки и хранения информации, присущие живым организмам, «нейроком-пьютеры» — системы нечисловой информационно-логической обработки, различные ассоциативные запоминающие устройства [8]. Мощная волна «микрокомпьютерной» революции приводит к быстрому решению и этих задач.

2.2. Тенденции развития средств вычислительной техники на современном этапе

Технологическая эволюция решительно определила экономическое и социальное состояние человечества на всех этапах истории, что особенно подчеркивалось в последние десятилетия достижениями в области новых компьютерных технологий.

В настоящее время существует скрытая тенденция к миниатюризации и расширению использования вычислительной техники во всех социально-профессиональных областях и видах деятельности с целью достижения уровня вездесущности и «невидимости», который соответствовал бы объекту новым цифровым технологиям. Эти технологии должны встроить множество небольших и узкоспециализированных устройств в повседневную среду современного человека таким образом, чтобы они работали без проблем и становились прозрачными для использующего их человека [7].

Новые компьютерные технологии должны обладать тремя основными характеристиками: быть везде, быть маленькими и быть осознанными. Самые новые компьютерные технологии – это те, которые исчезают. Они вплетаются в ткань повседневной жизни до такой степени, что становятся почти неотличимыми от нее.

Но если проанализировать тенденции и разработки новых технологий, то это могут быть [3]:

– крошечные, дешевые процессоры со встроенными датчиками и возможностью беспроводной связи;

– прикрепление информации к повседневным объектам;

– удаленная идентификация объектов;

– точная локализация объектов;

– гибкие дисплеи на основе полимеров и электронная бумага.

Становится ясно, что создана технологическая основа для нового мира: повседневные предметы, которые в каком-то отношении «умны» и с которыми при определенных обстоятельствах можно даже общаться. Все эти вопросы изучают компьютерные науки.

Этапы эволюции компьютеров прошли три основных периода:

Эра мэйнфреймов характеризуется использованием одного компьютера несколькими лицами, которые должны обладать довольно высоким уровнем знаний в этой области и в отношении информационных ресурсов (как аппаратных, так и программных) как редких и дорогостоящих активов [12].

Владение одним человеком одним компьютером.

Повсеместная вычислительная эра характеризуется доступом одного человека к большому количеству компьютеров, размещенных в офисах, стенах, одежде, автомобилях и т.д. Специалисты приводят для этого периода аналогию между социальным воздействием компьютеров и двумя другими технологиями: письмом и электричеством, которые настолько широко используются и распространены, что уже невозможно представить себе повседневную жизнь без них [5].

Последний этап из вышеперечисленных предполагает легкий переход от периферии к центру и обратно.

В другом подходе, сделанном Microsoft, эволюция компьютеров делится на четыре этапа в соответствии с доступом пользователей к информационно-коммуникационным технологиям, представленным ниже [9]:

1960-е: Эра мэйнфреймов

– один компьютер для многих пользователей;

1980-е годы: эра персональных компьютеров

– один компьютер на пользователя;

2000-е годы: эра мобильности

– несколько компьютеров в пользователей;

2020 год и последующий период:

эра повсеместности – тысячи компьютеров на одного пользователя.

В этом подходе исследователи Microsoft делят последний период на два этапа, в результате основных влияний мобильных технологий и важных достижений в последние десятилетия в миниатюризации аппаратных компонентов [3]. Таким образом, они отмечают переход ко все более частому использованию ноутбуков, мобильных телефонов, КПК, а также оборудования беспроводной связи.

Предполагается, что в эпоху повсеместного распространения, или в эпоху мобильности и повсеместности, как ее определили исследователи из Microsoft, в результате прямой связи между компьютерами возникнет эпоха транзитивных взаимосвязей. Эта эпоха состоит фактически в следующем соотношении: несколько компьютеров на несколько компьютеров [11].

С технологической точки зрения этот период поддерживается и даже начиная с нынешних дней, информационно-коммуникационными технологиями, такими как интеллектуальные агенты, гибридные технологии, интернет, экстранет, интранет, робототехника и т.д.

Основные характеристики новых компьютерных технологий рассматриваются некоторыми исследователями как исчезновение компьютеров, рассматриваемых с двух точек зрения [7]: